高Q腔中有时序差的二能级原子的操控及保真度的计算

论文摘要

在微腔中（QED）,原子与腔中光场发生强相互作用,描述原子-腔场耦合的相互作用模型为经典的Jaynes-Cumming 模型。腔中的光子、原子作为信息的载体,在耦合过程中,所携带的信息随时间不断演化,从而实现量子信息比特的制备、操纵和传输。本文中,我们简要介绍一下Haroche 研究小组的超导微腔-Rydberg 原子实验,并以此为背景利用J-C 模型和包括系统耗散的Master 方程来计算子系统-原子的暂态演化过程。借助数值计算的方法,求解了原子矩阵元的微分方程组,直观的给出了原子矩阵元随时间演化的曲线和原子的保真度的演化图。并且通过讨论有时序差输入的原子的注入时刻,初始光场、原子的状态和腔场的品质因数对原子所携带的信息的影响,充分地说明了两个顺序注入的原子中的第二个原子的注入时刻能够导致其完全不同于第一个原子的信息演化,而且阐述了系统的耗散对信息保真程度的影响,从而可以实现对原子的操控和其所携带的量子信息的有效传递。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 综述
• 1.1 量子光学的新进展
• 1.2 量子信息科学
• 1.3 本人的工作
• 2 原子与单模腔场相互作用模型
• 2.1 描述光场的态函数及其分布
• 2.2 单模光场与原子的相互作用模型
• 2.3 J-C Model
• 3 密度算符和Master 方程
• 3.1 密度算符
• 3.2 考虑了原子衰减、光场损耗的Master 方程
• 4 有时序差的两个二能级原子的演化
• 4.1 理论模型
• 4.2 数值计算及分析
• 5 原子的保真度的计算
• 5.1 理论模型
• 5.2 数值计算与分析
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士期间完成的论文
• 附录2 计算的程序