內(nèi)稟退相干下光與原子相互作用系統(tǒng)的研究.pdf

1、量子信息學(xué)作為一門新興學(xué)科，以量子計(jì)算機(jī)和量子通信為主要內(nèi)容日益發(fā)展起來。量子信息學(xué)以量子位作為信息載體，按照量子力學(xué)原理進(jìn)行計(jì)算或操作，從而使量子信息學(xué)比經(jīng)典信息學(xué)更具有優(yōu)越性。 隨著量子算法的提出和量子編碼的實(shí)現(xiàn)，量子計(jì)算機(jī)的研究越來越受到人們的重視。量子計(jì)算利用了量子力學(xué)的本質(zhì)特性一一量子疊加性和相干性原理，來完成經(jīng)典計(jì)算機(jī)所不能完成的大型計(jì)算，但是量子計(jì)算的實(shí)現(xiàn)還存在很大的困難，因?yàn)榱孔佑?jì)算利用了量子力學(xué)中態(tài)的相干性，量

2、子系統(tǒng)始終與環(huán)境存在耦合，不能將系統(tǒng)與環(huán)境完全隔離開來，要保持量子態(tài)的相干性并不容易，這一直是人們研究的課題之一。其中，Milburn提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的內(nèi)稟退相干模型，給出了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量子力學(xué)的簡(jiǎn)單修正。本文正是在此理論的基礎(chǔ)上，通過求解系統(tǒng)的Milburn方程，研究了兩能級(jí)原子與雙模SU(1，1)相干態(tài)光場(chǎng)發(fā)生相互作用系統(tǒng)中，如下幾個(gè)方面的問題： (1)研究了原子與場(chǎng)的糾纏及雙模SU(1，1)相干態(tài)場(chǎng)的模間糾纏隨時(shí)間的演化問題，討論

3、了內(nèi)稟退相干、雙模光子數(shù)差等對(duì)糾纏度的影響。結(jié)果表明，存在內(nèi)稟退相干時(shí)，隨著時(shí)間的演化，場(chǎng)-原子糾纏逐漸減小到一個(gè)確定值，而模間糾纏逐漸增大到一個(gè)確定值，兩者演化的最終值只取決于雙模光子數(shù)差和平均光子數(shù)，而與內(nèi)稟退相干因子無(wú)關(guān)。 (2)分析了內(nèi)稟退相干、雙模光子數(shù)差和平均光子數(shù)對(duì)SU(1，1)相干態(tài)光場(chǎng)量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，內(nèi)稟退相干增強(qiáng)了光場(chǎng)兩模的聚束效應(yīng)和模間相關(guān)程度，并使第一模始終處于亞泊松分布；存在內(nèi)稟退相干時(shí)，

4、場(chǎng)的二階相干度仍具有明顯的崩塌-回復(fù)現(xiàn)象，隨著時(shí)間的演化，光場(chǎng)第一模處于亞泊松分布，光子呈現(xiàn)反聚束效應(yīng)，光場(chǎng)兩模間呈正相關(guān)，且為非經(jīng)典相關(guān)，而在大部分時(shí)間區(qū)域，光場(chǎng)第二模處于泊松分布，光子呈現(xiàn)聚束效應(yīng)；雙模光子數(shù)差和平均光子數(shù)對(duì)量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)也都有非常顯著的影響。 (3)分析了內(nèi)稟退相干、雙模光子數(shù)差和平均光子數(shù)對(duì)原子布居數(shù)反轉(zhuǎn)的影響。結(jié)果表明，雙模光子數(shù)差不為零時(shí)，原子布居數(shù)反轉(zhuǎn)具有明顯的崩塌和回復(fù)現(xiàn)象；當(dāng)平均光子數(shù)減小時(shí)，崩塌