光场与原子相互作用系统的量子态保真度

作     者：饶金同 

作者单位：安徽师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁军

授予年度：2013年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：量子光学 强度依赖Jaynes-Cummings模型 量子态保真度 二项式光场 非线性相干态 

摘      要：光场与原子的相互作用和光场的量子性质是量子光学研究的两个重要领域。近年来随着各国政府对量子通信和量子计算机研究的日益重视，量子态保真度的研究也成为量子光学中的一个重要研究方向。本文主要是以有效二能级原子和量子化光场强度依赖相互作用系统的量子态保真度为研究对象，重点是研究光场参数、二能级原子初始相位和失谐量等对光场和原子组成的总系统、光场子系统和原子子系统量子态保真度的影响。 本文的主要工作思路：首先理论上建立带有强度依赖的光场与原子相互作用系统的量子化模型;然后基于裸态方法给出原子与光场耦合量子体系的精确解，推出原子-光场复合系统、光场体系以及原子体系的量子态保真度的解析表达式;最后凭借计算机模拟，数值分析强度依赖Jaynes-Cummings模型的量子态保真度随时间的演化规律，发现一系列新颖特性。本论文的主要研究成果： (1)研究了强度依赖运动二能级原子与相干态光场相互作用体系的量子态保真度。得到了原子初始相位、原子运动速度及场模结构参数对系统量子态保真度的影响结果;(2)探究了二项式光场与二能级原子相互作用系统的量子态保真度。数值模拟分析了二项式光场参数、原子初始相位、原子运动速度及场模结构参数对量子态保真度的影响，并和相干态光场作用结果对比，得出了具有压缩性质的光场和原子相互作用具有更高的量子态保真度的结论;(3)研究了纠缠态双原子和相干光场依赖强度耦合体系的量子态保真度。分析了初始平均光子数和失谐量对系统量子态保真度的影响;(4)研究了非线性相干态光场和原子在失谐条件下相互作用系统的量子态保真度。经数值计算以及模拟作图得到了系统量子态保真度随原子初始相位、非线性相干态光场参数及失谐量变化时的演化规律，并给出了获得较高量子态保真度的方法。