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.

辐射场的量子熵(英文)

阐述熵的深刻涵义,对混合态的量子系统,建立计算熵函数的一般方法,并用其计算典型辐射场的量子熵.结果显示,量子熵关联到辐射场的微观起伏,因而能描述其量子相干性.显示了一个典型的耗散量子系统的熵演化特征.指出量子熵的研究方法和结果,有望用于量子光学、量子信息学、生物光子学及相关交叉学科领域.

辐射场的最大熵原理(英文)

Jaynes ET的最大熵原理指出如何从随机变量的测量数据推导出最合理概率分布.该原理最直接的应用是给出了所有热力学关系,这是对具有能量作为单一测量值的经典系统进行熵的最大化处理的结果.本研究将最大熵原理推广到量子力学系统,揭示辐射场的量子统计性质.结果显示,随着可测量力学量类别的增加,依次自动引出混沌态、相干态和压缩态等一系列辐射场态.值得关注的是运用该方法,所有辐射场态对热噪声的依赖性可被定量描述.该研究结果有望用于量子光学、量子信息学、生物光子学及相关交叉学科领域.