光和原子相互作用中的熵壓縮.pdf

1、壓縮效應(yīng)是量子光學(xué)中一種重要的非經(jīng)典效應(yīng)，其在量子信息處理中有非常重要的應(yīng)用。傳統(tǒng)的壓縮效應(yīng)的研究是從海森堡不確定關(guān)系出發(fā)，用均方根偏（方差）差來(lái)度量物理量的量子起伏。但是，方差只包含了系統(tǒng)密度算符的二階統(tǒng)計(jì)矩，因此在很多時(shí)候不能精確的度量光場(chǎng)和原子的量子起伏。一種更好的方法是使用量子熵來(lái)描述系統(tǒng)的量子起伏，因?yàn)榱孔屿匕嗣芏人惴乃薪y(tǒng)計(jì)矩，因此對(duì)量子起伏的描述更精確。本文分別介紹了光場(chǎng)和原子的熵壓縮的定義，光和原子相互作用的模型，

2、并求解出了k光子Jaynes-Cummings(JC)模型的光場(chǎng)和原子密度算符。詳細(xì)討論了k光子JC模型中光和原子的熵壓縮。
　　對(duì)k光子JC模型中光場(chǎng)熵壓縮的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光場(chǎng)平均光子數(shù)較小時(shí)，光子躍遷數(shù)越大，光場(chǎng)的位置熵壓縮越強(qiáng)。但是當(dāng)平均光子數(shù)較大時(shí)，不存在此規(guī)律。當(dāng)k2k≠時(shí)，平均光子數(shù)n越大，光場(chǎng)的位置熵壓縮越弱。原子的初態(tài)也對(duì)光場(chǎng)的熵壓縮有一定的影響。對(duì)單光子JC模型，原子初始時(shí)刻處于基態(tài)時(shí)，光場(chǎng)具有最大的位置熵壓縮。此

3、外，通過(guò)對(duì)比光子JC模型光場(chǎng)的熵壓縮和方差壓縮可知，當(dāng)光場(chǎng)呈現(xiàn)出方差壓縮時(shí)，其一定呈現(xiàn)出熵壓縮。但是當(dāng)存在熵壓縮時(shí)，卻不一定存在方差壓縮。k
　　另一方面，對(duì)光子JC模型中原子熵壓縮的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原子反轉(zhuǎn)kS=0的z時(shí)候，一定存在熵壓縮而不存在方差壓縮。越大，原子反轉(zhuǎn)的回復(fù)時(shí)間越短，壓縮因子隨時(shí)間的起伏越劇烈，準(zhǔn)周期越短。需要特別注意的是，kt2Rk=時(shí)，原子變量存在較好的周期性，其周期為。當(dāng)πk≠時(shí)，平均光子數(shù)n越大，壓2縮因子