资源描述：
《大失谐下纠缠原子与场作用过程中的光场特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2005年7月安徽大学学报(自然科学版)July2005第29卷第4期JournalofAnhuiUniversityNaturalScienceEditionVo.l29No.4大失谐下纠缠原子与场作用过程中的光场特性方曙东,王长春,汪贤才(池州师范专科学校物理系,安徽池州247000)摘要:研究在大失谐条件下两全同二能级纠缠原子与相干态光场相互作用过程中系统的光场特性,采用时间演化算符和数值计算方法讨论了系统参数对系统光场特性的影响。研究表明:单模相干光场和两全同二能级纠缠原子在大失谐作用条件下,无论如何调整系
2、统参数,都无法使光场压缩。关键词:纠缠原子;纠缠度;相干态光场;光场压缩中图分类号:O431.2文献标识码:A文章编号:1000-2162(2005)04-0046-04光场的压缩效应,反映了光场的一类非经典特性,且在光通信、高精度干涉测量以及弱信号检测[1,2]等方面具有十分重要的应用价值,一直受到人们的关注。光与Rydberg原子相互作用的实验研究揭示了辐射场与物质相互作用的许多量子特性,如原子粒子数布居的崩塌回复、原子辐射谱及其在真[3-5]空场中的Rabi分裂等非经典现象,对这些重要的非经典特性的研究,有力地推
3、进了量子光学的发展。人们利用J-C模型对光场与原子相互作用系统的许多非经典量子特性作了深入的理论研究,[6-8]并作了多种形式的推广。但这些大多数是建立在初始原子处在纯态而非纠缠态的假设之上,随着腔量子电动力学技术在量子信息科学中的广泛应用,如利用QED技术制备纠缠态、隐形传送量子[9-13]态、实现量子逻辑门、普适量子克隆等,因而有必要对腔束缚纠缠态原子的非经典量子特性进行研究。近几年,人们研究了偶极共振作用下腔束缚Bell态原子的辐射谱、处于纠缠态两个全同原子体系的自发辐射谱与纠缠度以及相对相位之间的关系和对纠缠原
4、子的对操纵腔内光场压缩特性的影[10-16]响。本文中采用时间演化算符和数值计算方法,研究在大失谐条件下两全同二能级纠缠原子与相干态光场相互作用过程中系统的光场特性。1理论推导考虑两个全同二能级原子同时与频率为的单模腔场相互作用,如果原子跃迁频率与腔场的频率的失谐=a-远大于耦合常数,原子体系与腔场之间没有能量交换,则等效哈密顿量为2+++--+H2=(
5、ej>6、aa-
7、gj>8、aa)+(12+12)(1)j=12式中=/,如果选择两原子系统的基是{
9、e1e2>,
10、e1g2>
11、,
12、g1g2>},那么总体系的时间演化算符为U(t,0)=-i2(a+aa+)te000-i(a+)t-i(a+)t-ia+at0coste-isinte0e(2)-i(+)t-i(+)t0-isinteacostea0-i2a+at000e假设腔内两原子初始处在纠缠态a(0),而腔模场处在相干态收稿日期:2004-12-02作者简介:方曙东(1966),男,安徽贵池人,池州师范专科学校副教授.第4期方曙东,等:大失谐下纠缠原子与场作用过程中的光场特性47f(0)=
13、fnn(3)n=0式中n
14、
15、2-f2n=e(4)n!i=ne,n0为平均光子数,为相位因子。为简单起见,在讨论中设=0。则任意时刻系统的状态0为a-f(t)=U(t,0)a(0)f(0)(5)设两全同二能级纠缠原子的初始纠缠态具有如下两种形式iia(0)I=
16、A
17、ee1g2+
18、B
19、eg1e2(6)iia(0)=
20、A
21、ee1e2+
22、B
23、eg1g2(7)22式中
24、A
25、+
26、B
27、=1,取=-=0根据VonNeuman熵定义,两纠缠子系统的纠缠度E=-T
28、r(AlnA)=-Tr(BlnB)(8)这里A=TrB{AB},B=TrA{AB;A和B分别是子系统A和子系统B的约化密度算符,对于(6)、(7)式所描述的两原子纠缠体系,纠缠度均可写成2
29、A
30、22
31、B
32、2E=-log1(A)(B)2光场的压缩特性2.1定义单模光场的两个缓变正交厄米算符1it+-itu1=(ae+ae)(10)21it+-itu1=(ae-ae)(11)2i则有i[u1,u2]=(12)2221(u1)(u2)>(13)16222222式中(ui)=ui-
33、ui。为讨论方便,定义Qi=4(ui)-1=4u1-ui-1(i=1,2),若Qi<0,则称光场的ui(i=1,2)分量被压缩。2.2相干态光场假设腔内两原子初始处在纠缠态a(0),而腔模场处于式(3)所示的相干态,则任意时刻系统的状态为(5)式所示。a)若两全同原子初始时刻处于(6)式所示的纠缠态,即系统的初
