腔qed系统的量子相变与量子fisher信息

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1、劣臻交万方数据硕士学位论文腔QED系统的量子相变与量子Fisher信息QuantumPhaSeTraIls“ionandQuaultumFisherinfoHnation0fCav埘QED作者：王腾龙导师：金光日北京交通大学2014年6月万方数据学校代码：10004北京交通大学硕士学位论文腔QED系统的量子相变与量子Fisher信息密级：公开QuantumPhaseTrallsitionandQu觚tumFisherinfonnationOfCavi够QED作者姓名：王腾龙导师姓名：金光日学位类别：理学学科专业：理论

2、物理学号：1112l769职称：教授学位级别：硕士研究方向：量子光学北京交通大学2014年6月万方数据学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：王隧&导师签

3、名：签字日期：矽【午年6月l()日签字日期：。f

4、仝山旷递目彦月，6日万方数据致谢本论文的工作是在我的导师金光日教授的悉心指导下完成的，金光日教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来金光日教授对我的指导。杨文教授对我们的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在研究与撰写论文过程中，吴玲娜同学给予了大量帮助。我从与她的讨论中得到很多启发，受益良多。感谢我所有真诚的朋友，感谢你们与我的交流、对我的包容与谦让，有你们生活才不至于无聊透顶。另外特别感谢我的家人，你们对我

5、的支持，没有要求、不求回报、一如既往。感谢家人无微不至的关怀与体谅，感谢家人营造了一个充满欢笑、思想开放、尊重独立意志的成长环境，为幻想、好奇心、思想自由与独立提供了肥沃土壤。正是家人的付出与努力，我才拥有了完成学业、追逐梦想的动机、目的与力量。万方数据北京交通大学硕士学位论文中文摘要摘要现实中，由于电磁场与物质之间的相互作用的复杂性，人们还没有发展出一个全面而清晰的理论描述。但是，某些情况下，应用一个相对简单的、可解析的模型可能引导人们发现一些有趣的物理现象并有利于加深人们对电磁场与物质之间的相互作用的认识。本文以

6、描述腔中单模玻色场与Ⅳ个二能级冷原子系综相耦合的Dicke模型为研究对象，试图系统地研究该QED系统中各子系统的量子涨落、量子Fisher信息(QualltumFisherir面rInation)以及他们与量子相变的关系。单模Dicke模型中会出现一个由所谓正常相到超辐射相的量子相变，即著名的“超辐射相变”。一般来说，量子相变与熵、量子涨落、保真度等物理量的临界行为紧密相关。本文中，我们重点研究了处于Dicke哈密顿量基态的原子模式与场模式的量子Fisher信息(QFI)与超辐射量子相变之间的联系。首先我们回顾玻色场

7、的各种量子态并介绍场压缩态的定义。在第二章中我们简单介绍原子自旋压缩的定义与量子测量的基础，引入量子Fisher信息。第三章，我们给出对Dicke哈密顿量的数值处理与分析，发现了涨落(variance)的压缩与量子Fisher信息的增强。我们的数值计算表明，对于有限而足够大的原子数，由于在临界耦合区域附近出现的非经典压缩量子态出现，系统中原子模式与场模式的量子Fisher信息都将超过经典(散粒噪声)极限。随着耦合强度的增加，原子模式与场模式两个子系统都将演化为高混合态(H追hlymi)【edstate)，从而导致量子

8、Fisher信息的衰落。第四章作为本文的核心，我们首先回顾超辐射量子相变，给出处理热力学极限下Dicke模型的解析方法；其次我们首次给出热力学极限下原子与场子系统的量子Fisher信息的解析结果；再次我们分析了量子Fisher信息与压缩的涨落之问的解析关系，并研究了超辐射量子相变与量子Fisher信息的关系。对于每个子系统，我们都发现量子Fisher信息一阶导数在临界耦合处存在一个奇点，明确的标识了Dicke模型中的超辐射相变。关键词：Dicke模型；自旋压缩；超辐射量子相变：量子Fisher信息：万方数据北京交通大

9、学硕士学位论文ABSTRACT’I’herealmteractionbetweenma：tterandelectromgneticradiationistoocomplicatedforacornpletetheoretical抽Vestigation．HoweVer，iIlsornecaSes，collsideriIlgi11terestil