广义双Jaynes-Cummings模型的纠缠动力学

论文摘要

量子纠缠是量子计算与量子信息处理的基本资源,量子纠缠态的产生、保持与操纵是量子纠缠制备工程中的关键问题。本文利用量子纠缠与Jaynes-Cummings模型（J-C模型）的基本理论,分别研究了附加Kerr介质双J-C模型、依赖强度耦合双J-C模型和具有腔耗散双J-C模型中的纠缠动力学,取得了一些有创新意义的结果。主要内容如下：第一章介绍了有关量子纠缠的基础理论,包括量子纠缠的基本概念、量子纠缠的主要量度及其应用。第二章阐述了J-C模型的基本理论。首先给出了标准J-C模型的哈密顿量推导,介绍了推广的J-C模型一附加Kerr介质J-C模型和依赖强度耦合J-C模型,讨论了它们的基本动力学性质；然后叙述了双J-C模型的基本理论与性质。最后介绍了本文的工作。第三章将附加Kerr介质J-C模型推广到附加Kerr介质双J-C模型。研究了该模型的原子纠缠动力学,讨论了Kerr介质非线性相互作用对原子纠缠动力学的影响。结果表明：Kerr介质可以控制原子的纠缠动力学和抑制纠缠的突然死亡。通过加强Kerr介质的非线性相互作用可以得到原子之间的最大纠缠。第四章将依赖强度耦合J-C模型推广到依赖强度耦合双J-C模型。选择两个光场初始分别处于压缩真空态与相干态,研究了该模型中的纠缠动力学。结果表明：当压缩因子和平均光子数比较小时,两原子间的共存纠缠随时间的演化呈现周期性的死亡和回复,导致纠缠在原子和腔模场之间的完全周期转换。当压缩因子和平均光子数进一步增大时,产生了纠缠突然死亡和纠缠突然复苏的现象。利用这一结果,可以制备周期性的纠缠脉冲,这或许对实现量子信息处理任务有用。第五章分别研究了具有腔耗散双J-C模型中二能级与Λ型三能级原子的纠缠动力学。讨论了腔模场的衰变系数κ、腔模场的平均光子数|α|和原子耦合相对差（Stark位移参数相对差）（?）对两个二能级（Λ型三能级）原子间纠缠动力学的影响。结果表明：无论是二能级还是Λ型三能级原子,两原子间的纠缠呈现振荡衰减最后到一个稳定值。两原子稳定纠缠态的纠缠度随着衰变系数κ的增加而增加,随着场强的增强而减小；而当系数（?）→1时,纠缠衰变最慢。

论文目录

• §0.1 中文摘要
• §0.2 英文摘要
• 第一章 量子纠缠的基本理论
• §1.1 量子纠缠态的定义
• §1.2 量子纠缠的量度
• §1.3 量子纠缠的应用
• §1.4本章小结
• 第二章 Jaynes-Cummings模型的基本理论
• §2.1 Dicke模型
• §2.2 J-C模型
• §2.3 J-C模型的推广
• §2.3.1 附加Kerr介质J-C模型
• §2.3.2 依赖强度耦合J-C模型
• §2.4 双J-C模型
• §2.5 本文的工作
• 第三章 附加Kerr介质双J-C模型的原子纠缠动力学
• §3.1 引言
• §3.2 系统的模型
• §3.3 单激发态时原子的纠缠动力学
• §3.4 双激发态的原子纠缠动力学
• §3.5 本章小结
• 第四章 依赖强度耦合双J-C模型的原子纠缠动力学
• §4.1 引言
• §4.2 系统的模型
• §4.3 原子的纠缠动力学
• §4.4 本章小结
• 第五章 具有腔耗散的双J-C模型中原子的纠缠动力学
• §5.1 具有腔耗散的双J-C模型中二能级原子的纠缠动力学
• §5.1.1 系统的模型
• §5.1.2 原子的纠缠动力学
• §5.2 具有腔耗散的双J-C模型中Λ型三能级原子的纠缠动力学
• §5.2.1 系统的模型
• §5.2.2 原子的纠缠动力学
• §5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表与完成论文目录
• 致谢