非线性Jaynes-Cummings模型纠缠演化和最大纠缠态产生.pdf

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1、第31卷第5期量子电子学报Vl01．31NO．52014年9月CHINESEJOURNALOFQUANTUMELECTRONICSSep．2014DOh10．3969~．issn．1007-5461．2014．05．015非线性Jaynes—Cummings模型纠缠演化和最大纠缠态产生赵加强，曹连振，逯怀新(潍坊学院物理与光电工程学院，山东省多光子纠缠与操纵重点实验室，山东潍坊261061)摘要：利用数值计算的方法，研究了Kerr介质腔中的J—C模型二能级原子和单模光场作用过程中信息熵和纠缠演化，得到了Kerr效应对纠

2、缠态纠缠性质的影响。结果表明，Kerr介质对耦合体系的纠缠度有强烈的影响，在合适的Kerr效应下，量子态将长时间保持最大纠缠。关键词：量子光学；纠缠度；Kerr介质；信息熵中图分类号：0431．2文献标识码：A文章编号：1o07-5461(2O14)05—0610—05EvolutionofentanglementandgenerationofmaximallyentangledstatesinnonlinearJaynes—CummingsmodelZHAOJia—qiang，CAOLian—zhen，LUHuM—x

3、in(ShandongProvincialKeyLaboratoryofMulti—photonEntanglementandManipulation，DepartmentofPhysicsandOptoelectronicEngineering，WeifangUniversity，Weifang261061，China)Abstract：Usingthenumericalmethod，theinformationentropyandevolutionofentanglementofatomandasinglemode

4、lightfieldofJaynes—Cumming(J-C)modelintheKerrefectmediumcavitywerestudied．TheinfluenceofKerrefectonthepropertiesofentangledstateswasobtained．TheresultsshowthatKerrmediumhasastronginfluenceonentanglementpropertyofcoupledsystem．WiththeappropriateKerrefect，themaxim

5、allyentangledquantumstatewillremainlong．Keywords：quantumoptics；degreeofentanglement；Kerrmedium；informationentropy1引言量子纠缠现象首先被Einsten～Podolsky—Rosen(EPR)提出来后一直受到广泛关注[川。它是量子力学原理不同于以往经典物理原理最奇特、最不可思议的基本特征之一]。同时，在量子信息学中，纠缠态扮演着极为重要的角色，量子纠缠态是量子密钥分发、量子态隐形传态和量子计算的核心资源[4，

6、5]。人们对纠缠态度量和最大纠缠态的产生问题进行了较为深入的研究，对两粒子构成的纯态纠缠的认识已经比较清楚，但对于多粒子纠缠及度量仍然是当前正在讨论的问题[6l。基金项目：国家自然科学基金(11174224)、山东省自然科学基金(ZR2011AL012，ZR2013FM001)、山东省科技发展计划(2011YD01049)、山东省大型科学仪器设备升级改造技术研究项目(2013SJGZ10)和山东省高等学校科技计划(J13LJ54，J13LA52)作者简介：赵加强(1976一)，博士，副教授，从事量子信息与量子光学的研究

7、。E-mail：zhaojiaqiang@eyou．con1收稿日期：2014—0120；修改日期：201403—03第5期赵加强等：非线性Jaynes—Cummings模型纠缠演化和最大纠缠态产生611系统的信息熵和其中各子系统间的纠缠度有着密切关系【，引，文献[7]利用负熵方法研究了处于混态的系统纠缠演化特性。Kerr介质是常用的非线性光学介质，研究表明Kerr介质会对原子与光场相互作用的系统性质产生显著的影响[9lo]本文将进一步将真空场中的J-C模型加以推广，考虑存在Kerr介质时，Kerr效应对J—C模型中原

8、子和单模光场相互作用的纠缠性质影响2理论处理在旋波近似下[1,12]，充满非线性Kerr介质的场腔中，频率为的单模光场和一个本征跃迁频率为uo的二能级原子相互作用的哈密顿量为f。】H=Ho+Hl(1)Ho=n+a+0，(2)日：g(a+S～+aS+)+xa+aa+a，h=1，(3)其中，n+和a代表腔中光场的产生和湮灭算符，和为二