多原子体系与单模光场的多光子相互作用

本文首先用Dicke态的缀饰原子态的方法,得到了多原子体系与单模光场的多光子相互作用下原子一光场体系量子态随时间演化的精确解。进而又研究了原子体系的粒子数反转、光场的压缩效应和反聚束效应随时间演化的规律。通过对多原子与光场的单光子相互作用(简称单光子作用)和双光子相互作用(简称双光子作用)的数值计算,我们得到了以下一些主要结论:

Kerr介质中多模光场与多个等同二能级原子系统任意N_j度简并任意N~Σ光子相互作用

建立了“Ｋｅｒｒ介质中的多模光场与多个等同二能级原子系统任意 Ｎｊ度简并任意 ＮΣ光子相互作用”模型；给出了多模 Ｋｅｒｒ偶相干态、多模 Ｋｅｒｒ奇相干态的具体解析表达式．

Kerr介质中双模相干场与原子多光子相互作用系统的光子统计

利用全量子理论并结合数值计算的方法,研究一个二能级原子与双模相干态光场相互作用系统的光子统计性质.讨论了初始平均光子数、克尔介质的作用强度、跃迁光子数对光子统计特性的影响.

双模纠缠相干场与原子多光子相互作用系统的光子统计

利用全量子理论结合数值计算的方法,研究2个二能级原子与双模纠缠相干场相互作用系统的光子统计性质;讨论了平均光子数、跃迁光子数、光场纠缠程度及双原子间偶极相互作用对光子统计特性的影响.

双模纠缠相干场与原子多光子相互作用系统的原子布居数演化

利用全量子理论并结合数值计算的方法,研究两个二能级原子与双模纠缠相干场相互作用系统的原子布居数演化性质。讨论了跃迁光子数、初始平均光子数、光场纠缠程度及双原子间偶极相互作用对原子布居数演化特性的影响。

基于原子与腔场双光子相互作用制备原子W态(英文)

提出一种利用原子与腔场双光子相互作用制备原子W态的方案。在此方案中,初始时将一个制备在高能级的两能级原子注入处于真空态的腔场中,其余的两能级原子制备在低能级依次注入腔场中发生双光子相互作用。由于原子与腔场之间相互作用是共振的,因此耦合强度相对较大,这将缩短所需的相互作用时间,从而降低实验中退相干的影响。

光场与原子发生单光子相互作用下光场反聚束效应的讨论

本文运用Jaynes－Cummings模型对一能级原子与光场发生单光子相互作用情况下光场的反聚束效应进行了讨论。

基于自旋-光子相互作用实现量子纠错码（英文）

基于光子与量子点自旋的相互作用设计了一个实现三量子比特重复量子纠错码的方案。在该方案中,偏振光束分光器,光子探测器和微柱腔是必须的,且能实现单电子自旋的非破坏性测量,对量子信息处理具有重要意义。对实验方案的可行性讨论表明:该方案在当前实验技术范围内是切实可行的。

相对论重离子碰撞中光子-光子相互作用的碰撞参数依赖性

在相对论重离子碰撞中,接近光速的重离子产生的超强电磁场,由于洛伦兹收缩效应可等效为线性极化的准实光子,进而诱发光子-光子相互作用产生正负轻子对.相对论重离子对撞机RHIC和大型强子对撞机LHC上的国际合作实验在非超周边重离子碰撞中观测到相干光致产生过程,发现正负轻子对的横动量分布相比于其在超周边碰撞发生显著的展宽,为研究解禁闭物质--夸克胶子等离子体的电磁性质提供了新途径.本文主要回顾相对论重离子碰撞中光子-光子相互作用对碰撞参数依赖的实验研究,并讨论其在侦测夸克胶子等离子体电磁性质方面的重要意义.

利用多光子相互作用实现量子信息传递

利用全量子理论,研究了多原子-腔场系统中多光子相互作用的过程,给出了不同情况下系统的一般演化式,发现利用此过程可实现量子纠缠信息的传递:只要控制腔场与原子相互作用的时间即原子以特定速度通过腔场时,处于基态的原子与存储纠缠信息的腔场相互作用的结果使原子获得量子纠缠信息;相反,纠缠原子中的量子纠缠信息也可传递给处于真空态的腔场;基态原子作为"飞行的量子比特"还可将量子纠缠信息从一个腔场传递到另一个腔场。该结论适应于讨论任意多个原子-腔场系统中任意多个光子相互作用的普遍情形。

耦合原子与腔场多光子相互作用过程中的量子信息传递

建立了“多耦合原子-腔”系统的多光子相互作用模型．利用腔量子电动力学理论,研究了原子与腔场相互作用过程中量子信息传递的特性,分析了原子间耦合作用对量子信息传递的影响．结果表明：在一定的相互作用时间内,量子信息可以在腔场与原子间可逆传递或保持,原子间的偶极作用导致量子纠缠信息非完全传递和非完全保持．

在简并四光子相互作用下退偏振辐射波前的全反转

本文从理论上讨论了在四光子相互作用下波前反转的偏振性质。利用反转信号沿参考波偏振方向的传播,提出并从实验上实现了一种全空间——偏振波前反转方案。

利用光子相关光谱研究蛋白分子相互作用

利用光子相关光谱技术研究了人血清白蛋白分子在不同蛋白浓度和pH值条件下的扩散系数。结果表明库仑力对蛋白质的扩散起主要作用,在等电位点下(pH=5.2)库仑力的影响消失,蛋白质的扩散系数最小;等电点测量出扩散系数随浓度的增加而线性减小,主要原因是蛋白质间的库仑排斥力变小,引力得到相对增强,测得人血清白蛋白的半径为3.44±0.01nm。

基于非对称光子自旋—轨道相互作用的超构表面

光子自旋—轨道相互作用是经典光学所忽略的重要现象,近年来研究发现该现象可通过人工亚波长结构显著增强并进行按需调控。传统超构表面仅支持对称光子自旋—轨道相互作用,存在共轭对称性限制,难以将不同自旋态用于多功能集成、复杂光场调控、信息加密及存储等领域。非对称光子自旋—轨道相互作用能够使左右旋圆偏振光解耦,为突破上述理论和应用限制带来新契机。本文首先介绍了非对称光子自旋—轨道相互作用的原理及实现方法,其次介绍非对称光子自旋—轨道相互作用的代表性应用以及特点,最后对非对称光子自旋—轨道相互作用研究面临的挑战和未来的研究方向进行展望。

双模相干场与Bell态原子多光子作用的原子布居数演化

应用全量子理论研究了非关联双模相干场与Bell态原子多光子相互作用过程中原子粒子布居差的时间演化规律。结果表明,当两原子初始处于(1/2^(1/2))(|+,-〉-|-,+〉)态时,原子粒子布居差恒为零；当两原子初始时刻的状态为其它三个Bell态时,原子粒子布居差的时间演化强烈依赖于原子间的偶极-偶极相互作用强度、场-原子间的耦合系数以及原子的跃迁光子数。随着原子间的偶极-偶极相互作用的增强,原子跃迁光子数的增加,原子布居差的时间演化中,Rabi振荡的频率都会明显加快,并且当原子间的偶极-偶极相互作用强度足够大时,原子布居差的崩塌-回复现象就会消失。

利用二能级原子与单模腔场的共振相互作用制备纯Fock态

基于原子和单模腔场的双光子共振相互作用 ,提出了一种制备纯Fock态的方案 .

单光子场作用下二能级原子的崩塌与回复效应

本文引用Ｊａｙｎｅｓ─Ｃｕｍｍｉｎｇｓ模型研究了二能级原子在单光子场作用下原子的时间行为．计算结果表明它展现出崩塌与回复效应．

在具有QCD特征的程函近似和推广的QCD向量介子为主模型中光子-光子的相互作用(英文)

基于推广的QCD向量介子为主的模型(QCD-VMD)和具有QCD特征的程函近似,研究了光子-光子的相互作用。与通常用费曼盒子图计算光子-光子的相互作用不同,采用QCD理论揭示了光子-光子的相互作用过程,认为光子-光子的弹性散射是通过两个散射的光子所涨落成的两个夸克-反夸克对之间的强相互作用而进行的。由于强相互作用的传播子是带色的胶子和胶子的自相互作用的性质,交换的胶子可以形成无色的胶子球,无色的张量胶子球(两个雷其化的胶子束缚态)和Odderon(三个雷其化的胶子束缚态),可以是两个夸克-反夸克对之间的作用的媒介子,这个机制非常不同于其他理论描述,特别是考虑了由虚胶子(束缚夸克和反夸克形成的涨落介子)的贡献。计算了总截面σtot,微分截面dσ/dt,向前散射振幅实部与虚部的比率ρ和γγ弹性散射的核斜率参数函数β。在实验误差的范围内,对总截面σtot的理论预言和实验数据是一致的,但急需dσ/dt,ρ和β的实验数据来检验本理论模型。

多光子Buck—Sukumar模型中原子反转的量子崩溃和再生

为了反映原子与光场的多光子相互作用对光场强度的依赖性,我们最近将Buck—Sukumar模型推广到多光子跃迁过程: H=ωa+a+ωoSz+ε(S+aK（a+a）1/2+（a+a）1/2a+KS-)（1）式中a+和a是频率为ω的光场的产生和消灭算符,Sz和S±是二能级原子的反转和跃迁算符,其跃迁频率为ω,ε是原子和场的耦合系数。

量子熵及其在生物光子学中的应用(英文)

基于光子场与声子库的相互作用机制,建立一个量子光学模型来描述"薛定谔猫"态所诱导的非经典效应的动力学演化.研究光场的量子统计性质(包括光子数分布、平均光子数、光子数方差和光场起伏),讨论了光场量子熵的时间演化,涉及Shannon熵、Wehrl熵及光子统计熵.研究表明,这三种熵在描述光场的量子统计性质方面是相互等价的,而光子统计熵具有可测量的特点,因此光子统计熵的概念和表述被用来研究生物光子辐射的相干性问题.通过测量新鲜树叶和一个非生命天然辐射体的自发光子辐射,对比分析相应的光子数方差及光子统计熵.结果表明,生物光子辐射具有高度的相干性.经考察衰变过程中的生物光子辐射相干性,并与稳态情况相比较,发现两者高度一致.特别是,可采用统一的表达式拟合衰变和稳态两种情况下场熵G(N)随平均光子数N的变化.作为应用,测量了转基因黄豆的自发光子辐射,并与相应的传统样品相比较,发现两者在光子统计熵的意义上有显著区别.