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用含时微扰理论计算Landau体系的光致跃迁概率

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大学物理 2005年第9期24卷 25-28页

作者：张益才湖南大学应用物理系湖南长沙410082

用含时微扰理论计算了Landau体系的光致跃迁概率,得到其偶极跃迁中的末态只是初态的最邻近态的结果.

关键词：跃迁概率 Landau体系含时微扰理论

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原子核β衰变中量子反芝诺效应的理论研究

原子核β衰变中量子反芝诺效应的理论研究

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作者：姬明南京大学

学位级别：硕士

对不稳定的量子系统进行频繁的测量可能会阻止系统的演化,这被称为量子芝诺效应。这一奇特的量子现象引起了人们广泛的兴趣,截至目前量子芝诺效应在凝聚态和量子信息等领域发挥了重要作用,比如它可以用来抑制分子间的作用力,保护量子信... 详细信息

对不稳定的量子系统进行频繁的测量可能会阻止系统的演化,这被称为量子芝诺效应。这一奇特的量子现象引起了人们广泛的兴趣,截至目前量子芝诺效应在凝聚态和量子信息等领域发挥了重要作用,比如它可以用来抑制分子间的作用力,保护量子信息和实现直接反事实通信。相反地,频繁的测量也可能会加速不稳定量子系统的演化,这一效应被称为量子反芝诺效应。近年来,实验上成功利用囚禁离子系统,冷原子系统和纳米机械振子系统等验证了这两种量子现象的存在。在核物理中,对不稳定原子核体系进行频繁的测量能否改变其衰变速率,即量子芝诺效应或反芝诺效应能否在原子核衰变中被观测到,是一个非常有意义的问题。科夫曼(***)和库里兹基(***)在[Nature(London)405,546(2000)]中预言了β衰变中量子反芝诺效应的存在。本文在其预言的基础上,利用含时微扰理论结合量子反芝诺效应的相关理论,对不同β衰变类型中的量子反芝诺效应进行了深入研究。发现量子反芝诺效应确实在β衰变中占据主导地位,即在测量非常频繁的情况下,不稳定原子核的β衰变速率相对于没有测量时的指数衰变率明显加快。而且在同样的截止频率下,β+/β-衰变中的量子反芝诺效应比轨道电子俘获情况下更加显著。同时还发现β衰变能小的原子核(如3H)更有利于在实验中观测量子反芝诺效应。在第一章中,首先介绍了有关量子芝诺和反芝诺效应理论工作和实验工作。之后,详细介绍了β衰变中有关β衰变能谱,衰变类型以及衰变能的内容。最后,介绍了不稳定量子系统的指数衰减定律的相关内容,并详细介绍了不稳定量子系统衰变早期的衰变行为与指数衰减定律偏离的相关工作,尤其是关于β衰变早期的偏离行为。在第二章中,首先介绍了β衰变的费米理论。之后利用含时微扰理论并结合量子反芝诺效应的相关理论详细推导了有效衰变速率的积分表达式。最后通过数学推导,将积分表达式转变为了依赖谱密度函数的有效衰变速率的一般表达式。在第三章中,首先探讨并给定了β衰变中谱密度函数的具体形式。之后通过详细的推导,得到了β+/β-和轨道电子俘获类型的依赖测量间隔的有效衰变速率表达式。最后利用该表达式对来自不同衰变类型的3H、60Co(β-类型),22Na、106Ag(β+类型),和18F、57Co、111Sn(EC类型)的有效衰变速率与没有测量时的衰变速率的比值做了详细计算。并且根据计算结果,建议3H作为可能的实验候选者在实验中观测量子反芝诺效应。在第四章中,对本论文的研究内容做了系统的总结,并对未来要进行的研究做了展望。

关键词： β衰变量子反芝诺效应含时微扰理论

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基于动力学不变量加速绝热捷径技术的相干叠加态超快制备研究

基于动力学不变量加速绝热捷径技术的相干叠加态超快制备研究

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作者：李强威陕西师范大学

学位级别：硕士

量子绝热近似理论在量子力学中有着至关重要的地位,并在各个量子领域有着广泛的应用,例如:在量子理论和量子信息科学技术学中,绝热近似理论解决了很多棘手的问题。但是由于量子退相干、环境噪声和系统误差等这些不可避免的因素始终存在... 详细信息

量子绝热近似理论在量子力学中有着至关重要的地位,并在各个量子领域有着广泛的应用,例如:在量子理论和量子信息科学技术学中,绝热近似理论解决了很多棘手的问题。但是由于量子退相干、环境噪声和系统误差等这些不可避免的因素始终存在于绝热过程中,并且绝热过程本身就存在一系列的缓慢变化的物理过程,所以量子态的操控结果将受到这些不必要因素极大的影响。为此,人们将目光放在了寻找可以获得绝热过程相同效果的加快量子绝热过程方法,来达到可以稳定地制备高保真的量子态。本文利用量子不变量及其反控制法研究了四能级Λ型系统中相干叠加态制备的超快非绝热操控,并针对环境噪声和系统误差设计了最优化的方案来提高相干叠加态的制备的稳定性。在此篇论文中我主要讲述了以下三点:1.本文介绍了利用绝热捷径技术制备相干叠加态的发展历程以及现阶段所处的发展地位和在实际中的一些应用。一般来说,绝热捷径是为了解决绝热过程缓慢的问题,过长的绝热过程中的退相干会严重影响实验结果的准确性。绝热捷径就是用辅助哈密顿量来消除绝热演化过程中产生的非绝热效应的一种方法。本文中大致介绍了无摩擦动力学、量子不变量动力学以及最优化理论在二能级和三能级中的简单应用,对比分析他们的利弊。2.本文里利用量子不变量动力学理论研究了在二能级原子系统中的加快量子绝热捷径实现量子相干叠加态的制备。通过设计含时的动力学不变量利用反控制方法设计出含时哈密顿量以实现布居数完全转移,并结合含时微扰理论,针对相位噪声和系统误差进行最优化设计。并将此法推广至三能级原子系统通过动力学不变量方法实现了布居数的完全转移,达到了量子态的操控。3.本文将量子不变量动力学理论的研究推广到四能级原子系统中加快绝热捷径实现量子相干叠加态的制备。结果表明动力学不变量理论通过选择合适缀饰态作为演化路径,运用动力学不变量加速绝热演化过程,借助最优化理论消除系统误差,快速获得目标态从而达到相干叠加态的快速制备。

关键词：绝热捷径量子态含时微扰理论动力学不变量理论相干叠加态

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高阶含时微扰对跃迁速率的修正

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大学物理 2024年第10期43卷 21-25页

作者：李海凤欧智敏张凯峰黄岩西安工业大学基础学院物理系陕西西安710021

费米黄金规则被广泛用于物理、化学、生物等学科理论研究,尤其是量化计算领域.在传统量子力学书籍中,往往忽略微扰高阶修正项,给出低阶微扰近似的跃迁几率或者跃迁速率.对于多态系统,若一阶微扰为零,或费米黄金规则不再适用,面对这种复... 详细信息

费米黄金规则被广泛用于物理、化学、生物等学科理论研究,尤其是量化计算领域.在传统量子力学书籍中,往往忽略微扰高阶修正项,给出低阶微扰近似的跃迁几率或者跃迁速率.对于多态系统,若一阶微扰为零,或费米黄金规则不再适用,面对这种复杂情况,需要超越费米黄金规则,考虑高阶含时微扰对跃迁速率的影响是非常必要的.本文基于含时微扰理论,考虑常微扰与周期性含时微扰两种情况下推导高阶修正项对于跃迁速率的影响.结果发现当考虑高阶微扰近似时,初末态之间满足一定条件的中间态会对跃迁速率产生影响,这样的结果将更全面地体现实际的量子跃迁过程.

关键词：量子力学含时微扰理论费米黄金规则高阶微扰近似

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