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腔量子电动力学(QED)技术提供了一种有效处理光与原子相互作用的方法,用它来实现量子信息被认为是当前很有前途的理论方案之一。对其研究能够揭示特殊条件下光与物质相互作用的物理现象及其内在本质,并且在近年来兴起的量子信息领域内,腔QED方案被认为是最有效的量子信息方案之一;纠缠是经典理论无法解释的现象,作为量子光学中一个重要内容的非经典效应同样是经典理论无法解释的现象,故本论文主要研究了在腔QED中两纠缠原子的纠缠演化特性、非经典态的制备以及纠缠相干光场的非经典效应。
内容包括下面三部分:
1.研究了两个纠缠的二能级原子通过多光子跃迁与单模相干光场进行耦合相互作用系统中两原子纠缠的演化特性。计算分析表明,两个原子之间的纠缠呈现出周期性的演化特性,初始两原子的状态、原子间的偶极相互作用、相干光场的参数以及跃迁光予数对两个原子的纠缠有着显著的影响;并发现两原子初始处于某最大纠缠态时,两原子会永远处于该最大纠缠态,因此这一类最大纠缠态可以作为一种量子信息存储器.
2.利用腔QED理论研究了一个二能级原子与大失谐腔场相互作用的模型。通过对原子进行选择性测量,薛定谔猫态和纠缠相干态可以很容易得到。在弱经典场驱动原子,并且量子腔场处于薛定谔猫态的情况下,研究了制备Fock态的条件和最大成功几率。结果表明:本论文提出的制备机制比以往的制备方案有更大的成功几率。
3.一个二能级原子在经典场的驱动下与单模光场相互作用,在强经典驱动和大失谐的情况下,原子与光场的相互作用可以化为有效的反Jaynes-Cummings模型。本文研究了在该模型下双模纠缠相干光场中的一束与受强经典场驱动的二能级原子相互作用,在演化过程中,对原子作选择性的测量,通过操纵参加相互作用光场的作用时间以及选择适当的光场参数,可以在较长的时间范围和较大的相干参数范围内很好的控制未参加相互作用的相干光场的量子统计特性,得到期望的非经典光场。