本文主要研究内容
作者谢幼飞（2019）在《具有非线性相互作用的量子比特和振子耦合系统的理论研究》一文中研究指出：光与物质的相互作用是凝聚态物理、量子光学和量子信息科学中重要的研究领域。近年来,随着实验技术的进展,在人工固态器件中,如超导电路系统,离子阱系统,冷原子系统,可以实现光和物质的超强耦合,甚至是深强耦合。描述光和物质相互作用的最基本模型是量子Rabi模型及其推广形式。光和物质相互作用耦合的加强,以及人工器件的可调性,都会引起传统的物理图像的修正和新奇物理现象的涌现,如丰富的量子相及其相变,量子演化等。根据目前实验的最新进展,我们在理论上研究了三种具有非线性相互作用的拓展的量子比特和振子耦合系统。1)同时含单光子和双光子耦合的混合Rabi模型。这种混合相互作用在超导电路电动力学系统中是无处不在的,文献中也早已报道,在基于离子阱的量子模拟中也很容易实现。单光子或者双光子耦合的Rabi模型都具有宇称对称性,而同时出现这两种相互作用会导致宇称对称性的自然破缺。因此这个混合模型很难解析求解,甚至在转动波近似下,也没有具有闭合形式的解析解。我们通过Bogoliubov变换和绝热近似的方法得到了数值严格解和近似解析解。原子频率越小,绝热近似越准确,但是我们根据绝热近似得到的很多物理量,在很大耦合区间范围内与数值解符合得很好。在转动波近似下,根据纯相互作用系统中主导的非微扰态,我们也提出了一种近似解析解。对于这个推广的耦合模型,我们发现了两个Rabi频率。我们把这些解析理论应用到真空Rabi劈裂,结果发现额外的双光子耦合带来了 一些新的物理现象。2)量子Rabi-Stark模型。在光腔电动力学系统的Raman跃迁中,会出现非线性Stark耦合,这种系统可用所谓的Rabi-Stark模型来描述。即在量子Rabi模型中,再考虑二能级系统与光场的Stark型的非线性相互作用。我们利用Bogoliubov算子方法,给出了基于一个超越函数的解析严格解,这种方法比在Bargmann空间得到的几个耦合的超越方程简单很多。超越方程的零点构成了能谱图中的常规解。利用超越方程的基线,我们也得到了两种特殊解。同时,我们发现当新增的非线性相互作用项的强度为正时,基态会发生一级相变,并且解析地给出了相变点。一级相变在各向同性Rabi模型中是不存在的。除此之外,我们利用可调相干态的方法也得到了这个模型的严格解。在可调相干态的框架下,我们可以获得一级近似下的解析解,其基态能量和平均光子数在很大的耦合范围内与严格解符合得很好。当非线性相互作用项的耦合强度为光场频率的两倍时,这个模型会发生能谱塌缩。我们也得到了这种情况下的严格解,并给出塌缩点。而超越临界点的区间,由于没有严格解,我们用数值对角化的方法进行了能谱讨论。最后发现该模型存在两类量子相变,一类是极限参数情况下类似量子Rabi模型的二级相变,另一类是有限参数下的量子相变。通过分析后一类相变的能隙和敏感度的标度行为,我们发现其与Rabi模型在极端条件下的量子相变普适类完全不同。3)各向异性双光子Dicke模型。通过Schrieffer-Wolff变换,我们得到了这个模型的解析基态能量和能隙。当原子频率远小于光场频率时,该模型会发生二级量子相变,同时也存在能级塌缩现象。这也要求相变点的大小必须小于模型的塌缩点。随着耦合强度的增大,基态从正常相变到超辐射相,发生对称破缺,能隙变为零。通过数值计算,能量的二阶导数在临界点发生突变,其不连续性也验证了二级相变的存在。此外,能隙的临界指数,基态敏感度的标度指数都揭示了各项异性双光子Dicke模型与常规的单光子Dicke模型的相变具有相同的普适类。
Abstract
guang yu wu zhi de xiang hu zuo yong shi ning ju tai wu li 、liang zi guang xue he liang zi xin xi ke xue zhong chong yao de yan jiu ling yu 。jin nian lai ,sui zhao shi yan ji shu de jin zhan ,zai ren gong gu tai qi jian zhong ,ru chao dao dian lu ji tong ,li zi jing ji tong ,leng yuan zi ji tong ,ke yi shi xian guang he wu zhi de chao jiang ou ge ,shen zhi shi shen jiang ou ge 。miao shu guang he wu zhi xiang hu zuo yong de zui ji ben mo xing shi liang zi Rabimo xing ji ji tui an xing shi 。guang he wu zhi xiang hu zuo yong ou ge de jia jiang ,yi ji ren gong qi jian de ke diao xing ,dou hui yin qi chuan tong de wu li tu xiang de xiu zheng he xin ji wu li xian xiang de chong xian ,ru feng fu de liang zi xiang ji ji xiang bian ,liang zi yan hua deng 。gen ju mu qian shi yan de zui xin jin zhan ,wo men zai li lun shang yan jiu le san chong ju you fei xian xing xiang hu zuo yong de ta zhan de liang zi bi te he zhen zi ou ge ji tong 。1)tong shi han chan guang zi he shuang guang zi ou ge de hun ge Rabimo xing 。zhe chong hun ge xiang hu zuo yong zai chao dao dian lu dian dong li xue ji tong zhong shi mo chu bu zai de ,wen suo zhong ye zao yi bao dao ,zai ji yu li zi jing de liang zi mo ni zhong ye hen rong yi shi xian 。chan guang zi huo zhe shuang guang zi ou ge de Rabimo xing dou ju you yu chen dui chen xing ,er tong shi chu xian zhe liang chong xiang hu zuo yong hui dao zhi yu chen dui chen xing de zi ran po que 。yin ci zhe ge hun ge mo xing hen nan jie xi qiu jie ,shen zhi zai zhuai dong bo jin shi xia ,ye mei you ju you bi ge xing shi de jie xi jie 。wo men tong guo Bogoliubovbian huan he jue re jin shi de fang fa de dao le shu zhi yan ge jie he jin shi jie xi jie 。yuan zi pin lv yue xiao ,jue re jin shi yue zhun que ,dan shi wo men gen ju jue re jin shi de dao de hen duo wu li liang ,zai hen da ou ge ou jian fan wei nei yu shu zhi jie fu ge de hen hao 。zai zhuai dong bo jin shi xia ,gen ju chun xiang hu zuo yong ji tong zhong zhu dao de fei wei rao tai ,wo men ye di chu le yi chong jin shi jie xi jie 。dui yu zhe ge tui an de ou ge mo xing ,wo men fa xian le liang ge Rabipin lv 。wo men ba zhe xie jie xi li lun ying yong dao zhen kong Rabipi lie ,jie guo fa xian e wai de shuang guang zi ou ge dai lai le yi xie xin de wu li xian xiang 。2)liang zi Rabi-Starkmo xing 。zai guang qiang dian dong li xue ji tong de Ramanyue qian zhong ,hui chu xian fei xian xing Starkou ge ,zhe chong ji tong ke yong suo wei de Rabi-Starkmo xing lai miao shu 。ji zai liang zi Rabimo xing zhong ,zai kao lv er neng ji ji tong yu guang chang de Starkxing de fei xian xing xiang hu zuo yong 。wo men li yong Bogoliubovsuan zi fang fa ,gei chu le ji yu yi ge chao yue han shu de jie xi yan ge jie ,zhe chong fang fa bi zai Bargmannkong jian de dao de ji ge ou ge de chao yue fang cheng jian chan hen duo 。chao yue fang cheng de ling dian gou cheng le neng pu tu zhong de chang gui jie 。li yong chao yue fang cheng de ji xian ,wo men ye de dao le liang chong te shu jie 。tong shi ,wo men fa xian dang xin zeng de fei xian xing xiang hu zuo yong xiang de jiang du wei zheng shi ,ji tai hui fa sheng yi ji xiang bian ,bing ju jie xi de gei chu le xiang bian dian 。yi ji xiang bian zai ge xiang tong xing Rabimo xing zhong shi bu cun zai de 。chu ci zhi wai ,wo men li yong ke diao xiang gan tai de fang fa ye de dao le zhe ge mo xing de yan ge jie 。zai ke diao xiang gan tai de kuang jia xia ,wo men ke yi huo de yi ji jin shi xia de jie xi jie ,ji ji tai neng liang he ping jun guang zi shu zai hen da de ou ge fan wei nei yu yan ge jie fu ge de hen hao 。dang fei xian xing xiang hu zuo yong xiang de ou ge jiang du wei guang chang pin lv de liang bei shi ,zhe ge mo xing hui fa sheng neng pu ta su 。wo men ye de dao le zhe chong qing kuang xia de yan ge jie ,bing gei chu ta su dian 。er chao yue lin jie dian de ou jian ,you yu mei you yan ge jie ,wo men yong shu zhi dui jiao hua de fang fa jin hang le neng pu tao lun 。zui hou fa xian gai mo xing cun zai liang lei liang zi xiang bian ,yi lei shi ji xian can shu qing kuang xia lei shi liang zi Rabimo xing de er ji xiang bian ,ling yi lei shi you xian can shu xia de liang zi xiang bian 。tong guo fen xi hou yi lei xiang bian de neng xi he min gan du de biao du hang wei ,wo men fa xian ji yu Rabimo xing zai ji duan tiao jian xia de liang zi xiang bian pu kuo lei wan quan bu tong 。3)ge xiang yi xing shuang guang zi Dickemo xing 。tong guo Schrieffer-Wolffbian huan ,wo men de dao le zhe ge mo xing de jie xi ji tai neng liang he neng xi 。dang yuan zi pin lv yuan xiao yu guang chang pin lv shi ,gai mo xing hui fa sheng er ji liang zi xiang bian ,tong shi ye cun zai neng ji ta su xian xiang 。zhe ye yao qiu xiang bian dian de da xiao bi xu xiao yu mo xing de ta su dian 。sui zhao ou ge jiang du de zeng da ,ji tai cong zheng chang xiang bian dao chao fu she xiang ,fa sheng dui chen po que ,neng xi bian wei ling 。tong guo shu zhi ji suan ,neng liang de er jie dao shu zai lin jie dian fa sheng tu bian ,ji bu lian xu xing ye yan zheng le er ji xiang bian de cun zai 。ci wai ,neng xi de lin jie zhi shu ,ji tai min gan du de biao du zhi shu dou jie shi le ge xiang yi xing shuang guang zi Dickemo xing yu chang gui de chan guang zi Dickemo xing de xiang bian ju you xiang tong de pu kuo lei 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自浙江大学的谢幼飞，发表于刊物浙江大学2019-09-23论文，是一篇关于模型论文,模型论文,非线性相互作用论文,严格解论文,动力学论文,量子相变论文,临界指数论文,浙江大学2019-09-23论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自浙江大学2019-09-23论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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