基于依赖强度Dicke模型的量子电池充电性能

研究了基于依赖光场强度耦合Dicke模型(也被称为依赖强度Dicke模型)的量子电池中包括最大存储能量、充电时间、能量量子涨落以及最大充电功率等充电性能表现.首先考虑了能量非保守项(或者叫反旋波项)对量子电池的最大存储能量和最大充电功率的影响,研究发现:最大存储能量对能量非保守项权重的增加不是很敏感,但最大充电功率随能量非保守项权重的增加将会发生显著的变化.进一步,研究了在能量保守项和能量非保守项是相同权重下量子电池中最大存储能量、充电时间、能量量子涨落以及最大充电功率的变化特征.通过与基于单光子和双光子Dicke模型的量子电池的充电性能进行比较,发现基于依赖强度Dicke模型的量子电池在充电时间和最大充电功率上强于基于单光子Dicke模型的量子电池,但弱于双光子Dicke模型的量子电池.而3种Dicke模型在最大存储能量上没有一个确定的强弱关系,取决于不同的耦合常数.本文也揭示了虽然在最大充电功率上依赖强度耦合Dicke模型会弱于双光子Dicke模型,但在两种模型中体现的量子优势即最大充电功率与量子电池单元数满足的幂律关系是相同的.总之,本文为进一步研究量子电池提供了一种可选择的理论方案.

泛函积分方法于Dicke模型中的临界温度和集体激发谱

采用泛函积分方法研究了 Ｄｉｃｋｅ 模型中的临界温度和能隙方程， 计算了模型中的零温度能隙；此外， 还推导了 Ｄｉｃｋｅ 模型中的玻色型激发谱， 讨论了准子粒子的能量和光子振动频率的依赖关系。

含时驱动的Dicke模型的混沌特性

依据Dicke量子相变首次被观测的实验装置,我们通过调节抽运激光强度来实现原子-场集体耦合强度的单频非绝热调制,即实现含时驱动的Dicke模型.当驱动的耦合强度为零时,系统回退到标准的Dicke模型.从刻画的庞加莱截面图观测到:在临近相变点附近系统由经典规则轨道向混沌变化,超辐射区对应着相空间的完全混沌;当静态耦合和驱动耦合同时存在时,系统显示出丰富的混沌运动.通过调节振荡频率,系统可在正常相区间从经典规则轨道变到混沌再变到经典规则轨道.

自旋相干态法解Dicke模型的基态解析解

文章采用了自旋相干态的三种表达方式,利用了变分原理,求解了Dicke模型的相变点和基态能量解析表达式,这三种方法所得的结论与Holstein-Primakoff(HP)变换方法所得结论完全一致,而这三种方法有一定的普适性和优越性.

Dicke模型中的Berry相位和光子统计分布

对一个单模型光场中,处在旋转波近似条件下的Dicke模型问题,提出了在热力学极限和非共振耦合情况下,Dicke模型的Berry相和光子统计分布理论;通过Dicke模型中Berry相的表示式和Mandel光子的统计分布定义式,进行相应的定态处理和代数计算,确定了位于基态的Berry相与原子的数目,原子和光场之间的耦合强度,电磁波的频率和原子2个能级之间的能量差有一定的关联性,而位于基态的光子表现出亚泊松分布。

自旋轨道耦合BEC系统中类Dicke模型的相变

本文研究了自旋轨道耦合玻色爱因斯坦凝聚(BEC)系统的基态性质,并把它映射为量子光学中我们所熟悉的Dicke模型(N个二能级原子与光场的相互作用).采用自旋相干态的方法得出系统的基态能量、光子数和自旋极化随拉曼耦合强度的变化关系,从而探测了系统超辐射相和正常相之间的量子相变.

扩展Dicke模型的基态量子关联

本文研究了单模腔场中相互作用的双能级原子在非旋转波近似下的量子相变,在热力学极限下,利用平均场近似得到系统的约化基态能量,再通过约化基态能量及相稳定条件得到正常相与超辐射相的相边界.在相变讨论的基础上进一步计算得到了任意两原子间的量子关联和经典关联,讨论了这些关联与相变间的关系.

三量子比特Dicke模型中的两体和三体纠缠动力学

本文利用绝热近似方法和精确对角化方法研究三量子比特Dicke模型中的纠缠动力学.处于两种典型的纠缠态GHZ态和W态上的量子比特在时间演化过程中与辐射光场发生强耦合作用,在各种子系统间产生纠缠,通过分析这些纠缠的演化特性发现初始GHZ态的三体纠缠鲁棒性比W态强,这与旋波近似结论一致.与旋波近似下结果不同的是,两种态中任意一对量子比特间的纠缠都随时间演化到几乎为零,而三体纠缠随时间周期演化,且纠缠程度相对较强,说明系统中的强耦合作用通过抑制量子比特中的对纠缠来支持三体纠缠.

Dicke模型中场的振幅k次方压缩

本文利用微扰方法研究了与Dicke模型中N个两能级原子系统通过单光子及双光子过程相互作用的相干态场的时间演化,研究表明,若单光子和双光子Dicke模型中的N个两能级原子初始时皆处于去激发状态,则在初始短时间内可产生场的振幅k次方压缩,且场的振幅k次方压缩态是场振幅k次方的正交分量的最小测不准态。

多原子Dicke模型的自旋压缩

本文针对二能级原子与单模量子化光场相互作用的Dicke模型为主要研究对象,深入讨论了多原子系统的自旋压缩动力学和光场的量子统计性质。在量子信息与量子计量学等量子调控领域有潜在的应用。目前在理论和实验上以实现多种自旋压缩态的制备方案和演示。如付诸现实将产生可观经济效益。例如量子卫星,它是一种高效的通信卫星,彻底杜绝间谍窃听及破解的保密通信技术。点评人:赵东亮,男,硕士,北京交通大学物理系,研究方向为凝聚态物理。

Dicke模型的量子混沌和单粒子相干动力学特性

量子化的Dicke模型在非旋波近似条件下表现为量子混沌动力学特征.利用单粒子一阶时间关联函数,通过数值计算详细考察了Dicke模型中单粒子相干动力学特性.结果表明:当初始相干态处在混沌区域时,一阶时间关联函数曲线衰减较快,而当初始相干态处在规则区域时,一阶时间关联函数曲线衰减较慢,单粒子相干动力学对初态具有较强的敏感性,经典混沌抑制量子相干.考察单粒子相干动力学在相空间的平均演化性质,得到一种较好的量子经典对应关系.最后研究了相空间单粒子相干的整体动力学性质,更好地揭示了相空间的混沌和规则结构.

Dicke模型的量子经典对应关系

非旋波近似条件下Dicke模型表现为量子混沌动力学特征.在详细考察Dicke模型经典相空间结构特点的基础上,采用经典-量子"一对多"的思想,即经典相空间中的一点对应于量子体系两个初始相干态的演化,利用对两个初态量子纠缠动力学演化取统计平均的方法,得到了与经典相空间对应非常好的量子相空间结构.数值计算结果表明:经典混沌有利地促进系统两体纠缠的产生,平均纠缠可以作为量子混沌的标识,利用平均纠缠可以得到一种较好的量子动力学与经典相空间的对应关系.

双模Dicke模型的一级量子相变

多光场与多粒子相互作用的多模Dicke模型不但存在着更为丰富的量子相,而且在量子信息中有着重要的应用.本文运用Holstein-Primakoff变换和玻色扩展法研究双模Dicke模型的基态特性并从理论上发现了一个新的一级量子相变.该相变在实验上可以通过测量平均光子数或原子布居数进行观察.

Dicke模型的自旋压缩:反旋波相位的作用

依据当前的实验条件通过绝热近似理论提出了广义的Dicke模型,此模型中引进了反旋波项和旋波项之间的相对相位。数值计算和理论解析表明,该相位能实现对原子自旋压缩的调控,并预期通过增加原子数来产生更大的自旋压缩。论文结果为实验提高自旋压缩因子提供了一种新途径。

在Dick夸克势模型中重夸克 -反夸克系统能谱的计算(英文)

使用从超弦理论激发的伸缩子与胶子耦合的有效理论得出的重夸克反夸克势 ,研究了重夸克反夸克系统的自旋平均能级 .所得结果与实验上肯定的实验数据符合较好 .同时 ,我们估计的伸缩子质量是大约 6 0MeV ,它位于伸缩子质量的许多理论方案预期的范围之内 .

二能级原子自发辐射过程中的Wigner-Yanase偏态信息

研究单个二能级原子自发辐射过程中原子和光场Wigner-Yanase的信息变化,并分别计算原子和辐射场的Wigner-Yanase信息.结果表明:原子和光场的Wigner-Yanase信息均依赖于平均值〈Sz〉;当原子处于基态时,光场的Wigner-Yanase信息达到最大值;原子与光场并非同步达到最大混合态.

量子混沌研究中Poincare截面的计算机模拟

简要介绍了量子混沌研究中,采用计算机Fortran程序模拟Poincare截面图的一种方法;并以经典极限条件的d icke模型为例,给出了几种具体情况的数值模拟结果。

单模光腔中N个二能级原子系统的有限温度特性和相变

本文研究单模光场中N个二能级原子Dicke模型的有限温度特性和相变.把原子赝自旋转换为双模费米算符,用虚时路径积分方法推导出系统的配分函数,对作用量变分求极值得到系统的热力学平衡方程,及原子布居数期待值和平均光子数随原子-光场耦合强度变化的解析表达式.重点研究了在量子涨落起主导作用的低温区,由耦合强度变化产生的从正常相到超辐射相的相变,指出该相变遵从Landau连续相变理论,平均光子数可作为序参数,零值表示正常相,大于零则为超辐射相.在零温极限下本文的结果和量子相变理论完全符合.另外,本文也讨论了系统的热力学性质,比较有限温度相变和量子相变的异同.发现,在强耦合区低温稳定态的光子数和平均能量都和绝对零度的值趋于一致,而超辐射相的熵则随耦合强度的增强迅速衰减为零.

非线性相互作用诱导下光腔中超冷原子的新奇量子相变

Dicke模型是描述N个二能级原子与单模腔场集体耦合的系统。本文在标准Dicke模型的基础上引入原子-光非线性相互作用,使用自旋相干态变分方法从理论上给出基态能量泛函,并且在实验参数下通过可调的非线性原子-光相互作用给出了宏观多粒子量子态的丰富结构。本文主要呈现出蓝失谐和红失谐下原子数反转态、双稳的正常相、共存的正常-超辐射相等丰富的基态特性。

激光驱动下腔与玻色-爱因斯坦凝聚中的量子相变

Dicke模型中的量子相变在三十多年前已被预言,该模型描述的是N个二能级原子与单模腔场集体耦合的系统.在标准Dicke模型的基础上加入原子光的非线性相互作用和含时外场驱动,使用含时幺正变换和Holstein-Primafoff变换方法从理论上推导出基态能量表达式.并且给出了丰富的相图,而且这些性质最近已有文献从实验上验证.本文主要呈现了非线性相互作用和外场驱动对量子相变的影响.