原子光纤中物质波演化的唯象描述

最近,Luo等人在实验上实现了所谓的原子光纤技术(原子物质波沿着一个25μm长的螺旋型波导走完了完整的两圈路径)。本文替该弯曲原子光纤中物质波的时间演化量子力学过程提供了一个唯象描述,主要讨论了三个相关问题:(i)原子物质波与弯曲波导相互作用的有效哈密顿量的构造;(ii)获得描述弯曲原子光纤中物质波的波函数;(iii)证明该物质波波函数恰好是原子动量算符的本征态,表明该唯象描述是自洽的。我们认为本文的唯象模型对于所谓的"原子光学"(atomoptics)的研究是有一定意义的。

原子光纤中物质波演化的唯象描述

近来 ,基于原子光学微结构制作技术的原子集成操作已经能在很高精度上捕陷与导引原子。最近 ,Luo等人在实验上实现了所谓的原子光纤技术 (原子物质波沿着一个 2 5微米长的螺旋型波导走完了完整的两圈路径 )。本文替该弯曲原子光纤中物质波的时间演化过程提供了一个唯象描述 ,主要讨论了三个相关问题 :(i)有效哈密顿量的构造 ;(ii)获得描述弯曲原子光纤中物质波的波函数 ;(iii)证明该物质波函数恰好是原子动量算符的本征态 ,表明该唯象模型是自洽的。我们认为本文的唯象模型对于所谓的“原子光学”的研究是有一定意义的。

非线性原子-腔-光纤系统中的量子关联转移和量子态传输

在光腔被非线性克尔介质充满的原子-腔-光纤系统中,研究了非线性克尔介质对于不同原子系综之间量子态传输和非经典关联(量子纠缠,量子失谐)转移的影响。结果表明非线性克尔介质能够增加目标原子系综间量子态的保真度和非经典关联的数值,减缓保真度和量子关联衰减的速率,从而延长量子态传输和非经典关联转移存在的时间。此外,利用迹距离的度量方法研究了非线性克尔介质对于系统中量子信息流动的影响,发现非线性克尔介质能够减小迹距离衰减的速率,减缓目标原子系综中量子信息的流出,并增加其量子信息存储的时间。

原子-腔-光纤复合系统中的纠缠特性(英文)

采用Negativity熵来描述两子系统间的纠缠,研究了由两个二能级原子与光纤联接的单模腔构成的系统的纠缠特性.利用数值计算方法讨论了原子与腔场的耦合强度和原子选择性测量对纠缠特性的影响.研究结果表明:对一个原子的选择性测量,可增强原子间与腔场间和腔场与腔场间的纠缠.

在原子-腔-光纤系统中制备N个腔模的W态(英文)

提出了一个在原子-腔-光纤系统中制备最大纠缠的W态方案,要求原子与腔之间的耦合常数要比拉比频率小的多。通过暗态绝热演化方法,使原子的自发辐射和光模损耗得到有效抑制。因此一些参数的涨落对此方案的影响比较小。该方案操作比较简便,只要调节原子与腔场之间的耦合系数就能得到W态。此系统构成量子网络的一部分。

原子-腔-光纤复合系统中的非定域性演化

采用Mermin-Ardehali-Belinksii-Klyshko(MABK)不等式,讨论了原子-腔-光纤复合系统中三原子态的非定域性。通过解薛定谔方程,求出了激发数等于1时系统的态矢演化规律。利用数值计算方法,描绘了反映MABK不等式违背参量B的演化曲线,讨论了腔场与光纤模间耦合系数对MABK不等式违背的影响。研究结果表明:参量B呈现大于1现象,即MABK不等式被违背,表明系统中三原子量子态呈现非定域性;另一方面,随腔场与光纤模间耦合系数增大,MABK不等式违背增强。

原子-腔-光纤复合系统中腔场间的纠缠特性(英文)

考虑将W态中的两个二能级原子分别注入用光纤连接的耦合腔A和B中,并且原子与腔场发生共振相互作用的情况。采用Negativity熵来描述两子系统间的纠缠,研究了原子-腔-光纤复合系统中腔场间的纠缠特性。利用数值计算方法,通过对是否进行腔外原子的选择性测量情况下腔场与腔场间的纠缠的比较,讨论了对腔外原子的选择性测量和原子与腔场间的耦合系数变化对纠缠特性的影响。研究结果表明,对腔外原子的选择性测量可增强腔场与腔场间的纠缠,另一方面,随原子与腔场间的耦合系数增大腔场间纠缠增强。

弱相干场原子-腔-光纤系统中的量子失协

采用几何量子失协度量两个子系统间的关联,利用数值计算方法研究了原子-腔-光纤复合系统中两个原子之间和两个腔场之间的几何量子失协.讨论了腔场与光纤模间的耦合系数和弱相干场强度变化对几何量子失协的影响.研究结果表明:两原子之间和两腔场之间的几何量子失协均随时间作周期性演化,其演化频率随腔场与光纤模间的耦合系数增大而增大.另一方面,随弱相干场强度增大,两原子间和两腔场间的几何量子失协增大.这表明随弱相干场强度增大两原子间或两腔场间的关联增强.

Λ型和V型三能级原子与耦合腔相互作用系统中的纠缠特性

研究了由一个Λ型三能级原子、一个V型三能级原子和光纤连接的双模腔构成的系统,给出了系统态矢的演化.采用部分转置密度矩阵的负本征值来描述两个子系统间的纠缠,利用数值计算方法研究了原子与原子之间和腔场与腔场之间的纠缠特性.讨论了光纤模与腔场间的耦合强度对纠缠特性的影响.研究结果表明:随光纤模与腔场间的耦合强度增强,原子间的纠缠和腔场间的纠缠均增强.

Λ-型三能级原子与V-型三能级原子耦合腔的动力学特性

研究了由一个Λ型三能级原子、一个V型三能级原子和光纤连接的双模腔构成的系统,给出了初始激发数为1时系统态矢的演化。通过对原子1、原子2、腔A、腔B和光纤模被激发的几率的计算,研究了系统的动力学行为。讨论了光纤模与腔场间的耦合强度变化对系统的动力学行为的影响。研究结果表明:随光纤模与腔场间的耦合强度增强,原子、腔A和腔B被激发的几率随时间演化的周期性增强,但腔A和腔B被激发的几率减小。另一方面,光纤模被激发的几率随光纤模与腔场间的耦合强度变化存在非线性关系。

Λ型和V型三能级原子与耦合腔相互作用系统中场的量子特性

研究了能级结构分别为Λ型三能级和V型三能级结构的两个原子和通过光纤耦合的由双模腔构成的复合系统中光场的压缩效应、二阶相干度和亚泊松分布等量子特性。利用数值计算方法讨论了光纤模与腔场间的耦合强度对量子特性的影响。研究结果表明:双模光场不呈现压缩效应,但呈现出反关联和亚泊松分布的量子特性;随着光纤模与腔场间耦合强度的增强,亚泊松分布减弱。