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内禀退相干下薛定谔猫态光场与原子相互作用系统的量子特性

作　者: 吴淑梅
导　师: 萨楚尔夫
学　校: 内蒙古师范大学
专　业: 光学
关键词: 量子光学 薛定谔猫态 Milburn理论 布居数反转 场熵演化 光场强度
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 29次
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内容摘要


量子信息学是以量子位作为信息载体,按照量子力学原理进行计算或操作的一门新兴学科.由于量子力学中态的相干性,量子系统始终与环境存在耦合,不能将系统与环境完全隔离,从而要保持量子态的相干性并不容易.Milburn提出了一个简单的内禀退相干模型,给出了对标准量子力学的简单修正.本文正是在此理论的基础上,通过求解系统的Milburn方程,研究了两能级原子与薛定谔猫态光场相互作用系统中的量子特性.论文主要内容包括以下几个方面:(1)简单介绍了内禀退相干、薛定谔猫态光场以及熵的概念.(2)通过求解系统的Milburn方程,研究了二能级原子与薛定谔猫态光场相互作用系统中原子的布居数反转.分析了内禀退相干、光场强度、相干态间的相位角对原子布居数反转的影响.结果表明:存在内禀退相干时原子布居数反转随着时间的演化,逐渐衰减至零.当光场强度不变时,原子的布居数反转随着内禀退相干因子减小,衰减加剧.奇相干态光场中原子布居数反转的衰减速度较快;偶相干态光场中原子布居数反转的衰减速度较慢;Yurke-Stoler相干态光场中原子布居数反转的变化情形介于其中.内禀退相干因子不变时,随着光场强度的增加,出现崩塌-恢复现象,并且Rabi振荡的包络值更快衰减到零.(3)通过求解系统的Milburn方程,研究了二能级原子与薛定谔猫态光场相互作用系统中的场熵演化特性.讨论了内禀退相干,光场强度,相干态间的相位角对场熵演化的影响.结果表明:内禀退相干下,随着时间的演化,场熵振荡逐渐减弱,光场与原子的纠缠度逐渐趋于恒值.并且光场与原子的最大纠缠度值只取决光场强度和相干态间的相位角,与内禀退相干因子无关.光场强度较小时,奇相干态光场与原子的纠缠度最大;偶相干态光场与原子的纠缠度值为最小;Yurke-Stoler相干态光场与原子的纠缠度值介于两者之间.当内禀退相干因子不变、光场强度较大时,分别处于Yurke-Stoler相干态、偶相干态和奇相干态的光场与原子的纠缠度值趋近于相同.

全文目录


中文摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-20
  1.1 内禀退相干  12-14
  1.2 薛定谔猫态  14-17
    1.2.1 薛定谔杀猫的故事  14-15
    1.2.2 量子光学中的薛定谔猫态  15-17
  1.3 熵  17-19
    1.3.1 Shannon 熵  17-18
    1.3.2 相对熵  18
    1.3.3 von Neumann 熵  18-19
    1.3.4 量子相对熵  19
  1.4 论文的主要工作  19-20
第二章 存在内禀退相干时薛定谔猫态光场中原子的布居数反转  20-33
  2.1 引言  20-21
  2.2 理论模型与计算  21-28
  2.3 原子的布居数反转  28-32
  2.4 结论  32-33
第三章 内禀退相干下薛定谔猫态光场与原子相互作用系统的场熵演化  33-48
  3.1 引言  33-34
  3.2 Milburn 方程求解  34-41
  3.3 薛定谔猫态光场与二能级原子的纠缠度  41-42
  3.4 计算结果与讨论  42-46
  3.5 结论  46-48
第四章 总结  48-49
参考文献  49-52
攻读硕士学位研究生期间发表或已接收的论文  52-53
致谢  53

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 光本性的理论 > 量子光学
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