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原子与电磁场相互作用是近年来理论研究的热门课题,特别是原子动力学研究,例如原子的坍塌和恢复现象以及原子之间的关联现象,它是量子信息处理中的重要资源。本论文的研究内容和结论包括: 1利用一种新方法精确求解Jaynes-Cummings模型的动力学演化行为,理论分析Jaynes-Cummings模型的坍塌和恢复现象。结果与以前的研究如算符方法求解结果相一致。此外包含非旋波项的Jaynes-Cummings哈密顿量使用相同的方法也能精确求解,因此求解结果更符合实验结论,揭示非旋波项的物理本质。最后讨论原子坍塌和恢复现象与平均光子数,光场相位角,共振频率以及耦合系数大小的关系,这将为实验研究提供一定的理论指导并且可能运用到腔量子电动力学里求解。 2通过Nakajima-Zwanzig和Time-convolutionless投影算符技术,我们推导一个比特与一般的库相互作用的非马尔科夫主方程。比较比特的非马尔科夫方法和马尔科夫方法解的动力学演化行为的不同。结果表明在不同耦合区域里非马尔科夫方法的有效性,并在一些条件下,马尔科夫方法可能不能准确地描述开放量子系统的动力学,非马尔科夫方法还可运用到多比特与独立的库相互作用动力学的研究。 3推导出两体X结构密度矩阵的量子失协和经典关联的计算表达式。在单一激发下,给出两个非耦合的量子比特分别与独立的库相互作用构成的系统动力学的精确解,然后用非马尔科夫主方程方法精确求解这个系统的耗散动力学。在失谐洛伦兹光谱密度下,讨论和比较不同耦合区域内系统的量子失协动力学特征,结果表明:量子失协和经典关联表达式适用于任意两体X型密度矩阵的物理系统,在失谐光谱密度下,证实两类主方程分别适用于不同的耦合区域。这将为以后更加简便地计算两体量子失协和经典关联,以及在不同耦合区域运用哪一类主方程提供一定的理论依据。 4研究在两个不同的非马尔科夫库下,与独立的库相互作用的两个非耦合的二能级原子的动力学,即失谐洛伦兹光谱密度和光子带隙分布。对于第一种光谱密度,通过调节失谐量能使两原子量子失协减小变慢,减小光谱的耦合宽度,量子失协动力学能出现振荡行为即突然死亡和再生现象。对于第二种光谱分布,调节光子带隙分布宽度,量子失协会显现捕获现象,即两原子量子失协长时间内保持在非零值。