文档介绍：河南师范大学
硕士学位论文
相位耗散腔中光场-原子体系的量子特性研究
姓名:刘宝平
申请学位级别:硕士
专业:光学
指导教师:赖振讲
20090501
要/√保诘ス庾釉厩ü讨性又芷谛缘鼗氐匠跏即刻湔竦粗芷摘本文在大失谐近似下得到了光场一原子相互作用系统的有效哈密顿量,通过求解相位耗散腔中系统主方程,获得体系密度矩阵的精确解析解。依据量子态密度算符间距以及光场相位算符等概念,利用数值计算方法研究了相位耗散腔中多光子瓹模型的密度算符间距以及相位耗散腔中光场与两个人型三能级原子在嗷プ饔孟鹿獬〉南位分布等量子特性,着重探讨了腔场的相位耗散对这些量子特性的影响。首先,基于甤模型的原子缀饰态方法,在大失谐近似下得到了多光子瓹模型的有效哈密顿量,通过求解此有效模型满足的相位耗散系统主方程,得到精确的解析解;计算了原子、光场以及系统的量子态密度算符间距,并讨论了腔场的耗散强度、原子初始态以及光场初始强度对密度算符间距的影响,同时与单光子瓹模型中的密度算符间距做了比较。结果表明:痹映跏即τ诨蚣し⑻保拥拿芏人惴渚辔零,系统的密度算符间距和光场的密度算符间距相等。谇怀〔淮嬖诤纳⑹保獬一原子系统的密度算符间距大子原子或光场子系统的密度算符间距。但如果考虑腔的相位耗散时,由于原子的密度算符问距不受腔场耗散的影响,所以只有系统密度算符间距大于光场的密度算符间距。獬∫辉酉低骋约肮獬∽酉低车拿芏人惴渚嘤肭坏相位耗散有关;原子系统的密度算符间距不受腔的耗散影响。当原子初始处于叠加态为颍梗晃蘼鄣ス庾踊故嵌喙庾釉厩ü讨泄獬〉拿芏人惴渚嗑始醴竦醋钪沾到稳定值,而系统的密度算符间距开始为减幅振荡经一段时间后变为等幅周期振荡。即光场和系统只有在初始时处于纯态,其他时刻均处于混合态。随着腔场耗散系数的增大,系统密度算符间距达等幅振荡和光场密度算符间距达稳定值所需时间缩短。随着光场平均光子数的增加,光场和系统偏离各自初始态的程度增大。杂谒ü庾釉厩ǎ鼻场存在相位损耗时光场和系统的密度算符间距仍作减幅周期振荡,原子仍周期性的回到纯态。但由于光场与原子的纠缠和退纠缠速率加快,密度算符间距在每个周期内振荡加其次,⑶恢辛礁鋈诵腿芗对佑胂喔态光场在嗷プ饔孟鹿獬〉南辔环植继匦裕⑻致哿斯獬∑骄庾邮颓怀『剧。
输都有非常重要的价值。本文的结论对利用原子一光场系统来实现量子通信与量子计算场与原子之间的耦合强度以及腔场的耗散程度密切相关。当腔场不存在耗散时,其作周期为万/恼竦础T趖时刻,由于光场和原子之间是退纠缠的,此时光场的相位分布概率与相干态光场的相位分布情况一致,即在极坐标图中相位分布概率在秒处成单叶型分布;而在任一演化周期之内,相位分布概率会劈裂为多叶型对称结构。当腔场存在耗散时,相位概率分布作周期为刀/力的减幅周期振荡最终趋于稳定值石,这表明在腔场的耗散作用下,光场的相位特征最终完全消失变为随机分布。在光场相位分布的极坐标图中,这一特性表现为:腔场的相位耗散使得相位分布概率的叶型结构向中心扩散最终变为半径为万的圆形结构。而且通过比较发现:耗散系数越大,相位分布概率越快地从叶型结构变为圆形结构。在其他参数不变的情况下,随着光场的平均光子数增大,分布概率的叶型结构的叶片幅值增大,但由于分布概率满足归一化关系,使得其叶片变窄;这表明在光场强度增大时,光场的相位分布趋于集中。进一步研究光场的相位涨落发现,由于腔场的耗散作用,光场相位分布的涨落也做周期为万/元的减幅周期振荡最终趋于无规相位分布的涨落值矿/蚁辔徽锹浯镂榷ㄖ邓枋奔渌婧纳⑾综上所述,光场的量子特性在腔的相位耗散作用下发生了明显变化,究其原因主要是由于腔的耗散作用导致了体系的量子相干性损失,而量子信息过程本质上所利用的就是量子相干性。因此,研究量子体系在耗散系统中的量子特性,对量子信息的保存和传有一定参考价值。关键词:主方程,相位损耗腔,多光子P停芏人惴渚啵辔凰惴散系数对光场相位分布概率以及相位涨落的影响。研究发现:光场的相位概率分布跟光数的增大而缩短。Ⅱ
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日期:塑翌乞:兰:耋】独创性声明关于论文使用授权的说明本人郑重声明:所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得河南师范大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确签名:本人完全了解河南师范大学有关保留、使用学位论文的规定,即:有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权河南师范大学可以将学位论文的全部或部分内