双模光场与级联三能级原子在非旋波近似下的量子纠缠

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1、第44卷第9期光子学报Vol_44No．92015年9月ACTAPHOTONICASINICASeptember2015doi：10．3788／gzXb2O1544O9．0927003双模光场与级联三能级原子在非旋波近似下的量子纠缠丛红璐，成爽，刘雪华，于娜，任学藻(1北京交通大学海滨学院，河北黄骅061199)(2西南科技大学理学院，四川绵阳621010)摘要：利用全量子化理论，在非旋渡近似下对双模相干态光场与级联型三能级原子相互作用的量子纠缠进行了精确求解．讨论了初始时刻原子能级的叠加和平均光子数对量子纠缠演化的影响．数值计算结

2、果表明：初始时刻原子处于单一能级时，量子纠缠演化曲线的周期随着平均光子数的增加逐渐变大；初始时刻原子能级的叠加导致初始阶段纠缠度显著降低，纠缠达到最大值的时间随着平均光子数的增大逐渐变长，且初始时刻原子能级的叠加使得量子纠缠的周期性消失；无论初始时刻原子能级处于哪种能级的叠加态，随着平均光子数的增大，由虚光子效应引起的小锯齿状的振荡逐渐增强．关键词：量子光学；量子纠缠；相干态正交化展开；双模光场；三能级原子中图分类号：0431．2文献标识码：A文章编号：1004-4213(2015)09-0927003-6QuantumEntang

3、lementofaTwo—ModeFieldInteractingwithaCascadeThree-levelAtomwithoutRotatingWaveApproximationCONGHong—lu，CHENGShuang，LIUXue—hua，YUNa，RENXue—zao(1HaibinCollege，BeijingjiaotongUniversity，Huanghua，Hebei061199，China)(2SchoolofScience，SouthwestUniversityofScienceandTechnolog

4、y，Mianyang，Sichuan621010，China)Abstract：Thequantumentanglementofthetwomodecoherentfieldinteractingwithacascadethree-levelatomwascalculatedaccuratelywithnon-rotatingwaveapproximationbyusingthecompletequantumtheory．Theinfluencesofthesuperpositionbetweendifferentatomicene

5、rgylevelattheinitialtimeandthemeanphotonnumberonquantumentanglementevolutionwereconsidered．Theresultsobtainedbythenumericalmethodshowthattheperiodofthequantumentanglementevolutionbecomeslongerwiththeincreaseofthemeanphotonnumberwhentheatominitiallyatthesingleenergyleve

6、l，thequantumentanglementatthefirstfewperiodsisreducednotablyduetothefactoftheatomisinitiallyinthesuperpositionstate，ittakeslongertimefortheentanglementtoreachthemaximumvaluewiththeincreaseofthemeanphotonnumber，moreover，becauseoftheatomisinitiallyinthesuperpositionstate

7、，theperiodicdisappears．Nomatterwhichatomstate，thequickoscillationduetothevirtualphotonprocessincreaseswiththeincreasingofthemeanphotonnumber．Keywords：Quantumoptics；Quantumentanglement；Coherent—stateorthogonalizationexpansion；Two—modefield；Three-leve1atomOCISCodes：270．0

8、270；270．5585；270．6620Phoenix和Knight等利用熵理论研究光场与二能级原0引言子相互作用时的动力学特性0．熵自动包含了量子系量子纠缠是量子力学最显著的特性之一，统密度矩阵的全部统计矩，是解释量子系统动力学特