原子-光場相互作用系統(tǒng)中的量子糾纏.pdf

1、量子糾纏已經(jīng)成為量子計算和量子信息處理過程中的不可或缺的物理資源。量子糾纏態(tài)的制備、保持與調(diào)控是實(shí)現(xiàn)量子計算與量子信息處理的關(guān)鍵問題．本文研究原子與光場相互作用系統(tǒng)中的量子糾纏，考察原子的相干性、雙光子過程中的Stark位移、原子躍遷頻率之間的失諧量等對原子之間、光場之間、原子與光場之間的量子糾纏的影響，尋找制備高糾纏度、長壽命糾纏態(tài)的最佳系統(tǒng)參數(shù)條件，得到了一系列有創(chuàng)新意義的結(jié)果。 第一章闡述原子—光場相互作用的基本理論和量子

2、糾纏的基本理論。 第二章研究雙光子和單光子雙JC模型中的糾纏突然死亡和糾纏持續(xù)現(xiàn)象．在雙光子雙JC模型中，考察Stark位移對原子糾纏和腔場糾纏的影響，研究用Stark位移控制原子糾纏的可能性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：忽略Stark位移時，原子糾纏出現(xiàn)突然死亡現(xiàn)象；考慮Stark位移時，此系統(tǒng)中的兩原子不會出現(xiàn)退糾纏態(tài)，特別是當(dāng)Stark位移參數(shù)取值較大時，兩原子能保持穩(wěn)態(tài)糾纏。在單光子雙JC模型中，兩原子與各自相互作用的光場之間經(jīng)由不同的耦

3、合常數(shù)相互作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，耦合常數(shù)的不同使得兩原子出現(xiàn)了長時間的糾纏． 第三章研究兩個相同二能級原子與單模熱光場耦合時兩原子間的糾纏動力學(xué)，結(jié)果表明當(dāng)腔場溫度很高（即模熱光場的平均光子數(shù)取很大的值）時，原子的初始相干性導(dǎo)致原子糾纏顯著增強(qiáng)。通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的初始參量，例如原子的初始相干程度、相對相位以及單模熱光場的平均光子數(shù)，可以調(diào)控兩原子間的糾纏程度。 第四章研究二項(xiàng)式光場與級聯(lián)三能級原子的量子糾纏，討論了光場與原子的初始

4、參量對其量子糾纏性質(zhì)的影響，結(jié)果表明，利用二項(xiàng)式光場的特性，可以揭示從相干態(tài)到數(shù)態(tài)之間的所有態(tài)光場與三能級原子相互作用時的量子糾纏性質(zhì)。選擇適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)參數(shù)可以制備穩(wěn)定的光場—原子qutrit糾纏態(tài)。 第五章討論一個運(yùn)動的∨型三能級原子與關(guān)聯(lián)的雙模SU（1，1）相干態(tài)場相互作用系統(tǒng)中的量子糾纏。結(jié)果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的量子糾纏動力學(xué)極大依賴于場模結(jié)構(gòu)參數(shù)p和模間光子數(shù)之差q。通過選擇合適的系統(tǒng)參數(shù)和相互作用時間，可以制備原子—光場的qut