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光场中运动的纠缠态原子的动力学特性

作　者: 黄婷
导　师: 曹卓良
学　校: 安徽大学
专　业: 理论物理
关键词: 纠缠态原子动力学特性能级分裂二能级原子单模场原子体系几率分布纠缠度平均作用力薛定谔方程
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

本文首先对纠缠态概念的引入、纠缠态的定义、纠缠态的物理特性和纠缠态原子的制备进行了概述。接着，又对原子-场模型的各种问题作了简要的回顾，讨论了不同情况下出现的各种物理现象。在此基础上，着重研究了两个二能级纠缠态原子和光场的相互作用以及相互作用后原子的动力学特性。此外，还讨论了场外原子状态对场内原子动力学特性的影响，得出了一些很有意义的结果。我们首先写出两种情况下系统的哈密顿量并解出薛定谔方程，可得到两原子纠缠系统波函数的一般解，然后根据原子的初始条件得到了波函数在动量表象和坐标表象的特解。基于此特解分别研究了只有一个原子处于场内和两原子均处于场内时不同的能级分裂情况。接着，进一步阐述了原子从光场中获取的平均动量以及光场作用于原子的平均作用力并讨论这些现象的物理意义。同时，揭示了当一原子处于某迭加态时，另一原子的平均动量和几率分布。第一章介绍了“薛定谔猫”和EPR佯谬等著名文章的主要思想，扼要地论述了如何引入纠缠态概念的问题。接着，分别给出了两体纠缠态和多体纠缠态的定义，阐述了纠缠态各种奇妙的特性。然后，我们引入了用以描述纠缠程度的概念——纠缠度，在此基础上，介绍了具有最大纠缠度的Bell态及其在量子科学中的运用。另外，本章对混合态的纠缠度量问题也作了简要的描述。从应用方面来说，综述了几种不同的制备纠缠态原子的方法，还对纠缠态在量子信息学中的重要应用作了初步的论述。我们还研究场-原子的各种模型，回顾了最简单的场-原子模型——J-C模型的提出，然后简述了人们对J-C模型所作的各种扩展，其中包括两个二能级原子和单模场的相互作用以及两个二能级原子与热辐射场的拉曼相互作用。若对这些模型作进一步的扩展，则是研究N个原子与单模场的相互作用，其中包括多原子体系与单模场的单光子相互作用和多光子相互作摘要用。第二章着重考虑两个纠缠态原子处于单模光场中的情形。这里，我们采用半经典理论来处理场－原子相互作用问题。通过对两种情况下系统波函数的研究，得出不同情况下的能级分裂并分析出现这种差异的原因。当纠缠态原子中只有一个原子在场内运动时，各能级均分裂成两层；而当两原子均处于场内时，原激发态和基态有着不同的能级分裂。第三章则根据求出的系统的量子态，进而得出原子处于高能态和低能态的几率及原子的平均动量。文中得出的另一个重要结论是，对场外原子的操控会影响场内原子的状态。这里主要分析了当场外原子分别处于基态和激发态时，场内原子的几率分布、平均动能、平均动量等动力学问题并初步解释了出现这些现象的原因。

全文目录

中文摘要  5-7
Abstract（英文摘要）  7-10
第一章纠缠态简述及场-原子相互作用模型  10-24
  第一节纠缠态的定义和特性  10-16
  第二节纠缠态的制备与应用  16-20
  第三节单模场与原子相互作用的J-C模型  20-24
    1．3．1 单模场与单原子相互作用的J-C模型  20-21
    1．3．2 单模场与多原子相互作用模型  21-24
第二章在光场中运动的纠缠态原子的能级分裂  24-41
  第一节纠缠态原子中，只有一原子在场中情形  24-29
    2．1．1 薛定谔方程解的一般形式  25-26
    2．1．2 根据初始条件求出的薛定谔方程的特解  26-28
    2．1．3 纠缠态原子的能级分裂  28-29
  第二节纠缠态原子均处于场中情况  29-41
    2．2．1 薛定谔方程的解  30-37
    2．2．2 纠缠态原子的能级分裂  37-41
第三章在光场中运动的纠缠态原子的动力学特性  41-49
  第一节运动的纠缠态原子的平均动量和能量  41-44
  第二节场外原子的操控对场内原子动力学特性的影响  44-49
总结  49-51
参考文献  51-54
在校期间发表论文  54-55
致谢  55

光场中运动的纠缠态原子的动力学特性

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