光场与三能级原子相互作用系统中的量子效应

摘要

本文利用相干态正交化展开方法，在非旋波近似下精确求解了光场与三能级原子以及考虑了双光子跃迁的二能级原子相互作用的量子特性。主要研究了与三能级原子相互作用的单模二项式光场的反聚束效应，以及光场与原子相互作用的布居几率和量子纠缠的动力学性质。
　　 数值计算的结果表明了，当参数η较小时，光场的聚束效应与反聚束效应交替出现，二阶相干度的振幅很大。随着η的增大，二阶相干度的振幅都将减小，并且聚束效应持续的时间都将减小，当参数η足够大时，光场将完全呈现反聚束效应。
　　 光场与原子相互作用的布居几率会出现塌缩回复现象。而且塌缩回复的周期随着平均光子数的增大而增大。随着耦合强度以及平均光子数的增大，塌缩区不能够完全塌缩而是出现了小锯齿状的振荡，并且这种振荡随着耦合强度以及平均光子数的增大而增大，这主要是非旋波项的贡献。另外本文也对光场与原子相互作用产生的量子纠缠进行了精确求解，通过研究发现当初始时刻平均光子数较大时纠缠的演化具有很好的周期性，通过与布居几率的对比可以发现，量子纠缠与布居几率具有相同的周期。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 引言

1.2 Jaynes-Cummings模型的推广

1.3 熵理论的建立与发展

1.4 本文的主要内容以及创新点

1.5 本课题的来源

2 级联型三能级原子与单模光场的相互作用

2.1 模型与求解

2.2 与级联型原子相互作用的二项式光场的二阶相干度

2.3 单模光场与级联型原子相互作用的布居几率

2.4 级联型原子与二项式光场相互作用的量子纠缠

2.5 本章小结

3 Λ型三能级原子与单模光场的相互作用

3.1 模型与求解

3.2 与Λ型原子相互作用的二项式态光场的二阶相干度

3.3 单模光场与Λ型原子相互作用的布居几率

3.4 Λ型原子与相干态光场相互作用的量子纠缠

3.5 本章小结

4 V型三能级原子与单模光场的相互作用

4.1 模型与求解

4.2 与V型原子相互作用的二项式态光场的二阶相干度

4.3 单模光场与V型原子相互作用的布居几率

4.4 V型原子与相干态光场相互作用的量子纠缠

4.5 本章小结

5 级联型三能级原子与双模光场的相互作用

5.1 模型与求解

5.2 双模光场与级联型原子相互作用的布居几率

5.3 级联型原子与双模相干态光场相互作用的量子纠缠

5.4 本章小结

6 Λ型三能级原子与双模光场的相互作用

6.1 模型与求解

6.2 双模光场与Λ型原子相互作用的布居几率

6.3 Λ型原子与双模相干态光场相互作用的量子纠缠

6.4 本章小结

7 V型三能级原子与双模光场的相互作用

7.1 模型与求解

7.2 双模光场与V型原子相互作用的布居几率

7.3 V型原子与双模相干态光场相互作用的量子纠缠

7.4 本章小结

8 双光子跃迁的二能级原子与单模光场的相互作用

8.1 模型与求解

8.2 布居数反转以及量子纠缠

8.3 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果