（理論物理專業(yè)論文）遠(yuǎn)程控制光場量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì).pdf

曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 量子信息學(xué)作為一門新興學(xué)科，以量子計(jì)算機(jī)和量子通信為主要內(nèi)容日 益發(fā)展起來。自1 9 3 5 年e p r 佯謬的提出，量子糾纏態(tài)概念的產(chǎn)生以來，它一 直在量子信息學(xué)中的各個(gè)領(lǐng)域都扮演著重要的角色，糾纏態(tài)作為一種特殊的 量子信道，有著它獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值，并且該項(xiàng)技術(shù)在量子通信的理論中逐漸 成熟和發(fā)展起來。近年來，激光作為一種相干態(tài)光場，無論是實(shí)驗(yàn)，還是理 論都應(yīng)用非常廣泛，不僅如此，將激光場應(yīng)用于量子光學(xué)的腔q e d 技術(shù)中來 實(shí)現(xiàn)量子通信已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。 在量子信息的處理中，光場的非經(jīng)典性質(zhì)也是一個(gè)重要的研究問題，如 壓縮效應(yīng)、反聚束效應(yīng)等。利用糾纏關(guān)聯(lián)的非定域性和腔q e d 理論，可以 實(shí)現(xiàn)對(duì)腔外糾纏部分或單體的量子特性的間接調(diào)控。本論文主要研究了用腔 q e d 遠(yuǎn)程控制激光場( 相干場) 的量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，主要內(nèi)容包括下面兩部分： 1 利用腔與原子之間的相互作用理論，考慮旋轉(zhuǎn)波近似下的 j a y n e s c u m m i n g s 模型，以雙模糾纏相干光場和單個(gè)二能級(jí)原子作為研究對(duì) 象，取其中某單模光場與原子發(fā)生共振相互作用。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：如果對(duì)相 互作用的時(shí)間和參與相互作用的相干光場的參數(shù)實(shí)行一定的調(diào)節(jié)，可以控 制、改變未參與相互作用的光場的反聚束效應(yīng)、壓縮效應(yīng)，可以得到想要得 到的各種性質(zhì)的非經(jīng)典光場。也就是說，通過利用相干光場之間的糾纏關(guān)聯(lián) 實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操縱光場的量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)這一目的。 2 仍然采用上述的模型，考慮更一般的情況，光場與原子發(fā)生非共振 多光子相互作用，除了考慮演化時(shí)間之外，還考慮躍遷光子數(shù)、失諧量對(duì)所 研究問題的影響。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：如果我們對(duì)相互作用的時(shí)間、失諧量和躍 遷光子數(shù)實(shí)行一定的操縱，對(duì)于未參與相互作用的光場，我們可以更好的控 制、更全面的改變它的反聚束效應(yīng)、壓縮效應(yīng)，而且可調(diào)節(jié)的參數(shù)范圍變得 更大了。 關(guān)鍵詞：糾纏：反聚束；壓縮；腔q e d 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t q u a n t u mi n f o r m a t i o ns c i e n c e ，w h i c hm a i n l yi n c l u d e sq u a n t u mc o m p u t e ra n d q u a n t u mc o m m u n i c a t i n n , h a si n c r e a s i n g l ye v o l v e da gan e wo b j e c t s i n c et h e f a n l o l l se p rc o r r e l a t i o n sw b r o u g h tf o r w a r di n1 9 3 5 sa n dt h ec o n c e p to f q u a n t u me n t a n g l e m e n ts t a t ew a sg i v e nb i r t ht o 。e n t a n g l e m e n th a sb e e np l a y i n g i m p o r t a n tr o l e si na l la r e a so fq u a n t u mi n f o r m a t i o ns c i e n c e e n t a n g l e ds t a t eh a s i t ss p e c i a lw o r t hf o rb e i n ga p p l i e d8 st h eq u a n t u mc h a n n e l a n dt h i st e c h n i q u eh a s g r a d u a u yg r o w nu pa n db e e nd e v e l o p e di nt h et h e o r yo f q u a n t u mc o m m u n i c a t i o n t h e s ey e a r s t h el a s e ri sa p p l i e dq u i t ew i d e l yi nt h ee x p e r i m e n t sa n dt h e o r i e sa s t h ec o h e r e n tl i g h tf i e l d a n di th a sb e e nah o tt o p i ct or e a l i z et h eq u a n t u m c o m m u n i c a t i o nb ya p p l y i n gt h el a s e rf i e dt 0t h ec a v i t yq e dt e c h n i q u ei n t o q u a n t u mo p t i c s i nq u a n t u mi n f o r m a t i o np r o c e s s ，t h en o n - c l a s s i c a lp r o p e r t yo f l i g h tf i e l di sa l s o a l li m p o r t a n tp r o b l e mf o rl e s e a l c 1 1 ，f o re x a m p l et h ee f f e c t so fa n t i - b u n c h i n ga n d s q u e e z i n ga n ds oo r b yu s i n gt h ee n t a n g l e - e n r r e l a t i u nn o n - l o c a lp r o p e r t ya n dt h e c a v i t yq e dt e c h n i q u e ，w ec a l lr e a l i z et h et a r g e tt oi n - d i r e c tc o n t r o lt h eq u a n t u m p r o p e r t yo f t h ep a r to u t s i d eo f t h ec a v i t y i nt h i sp a p e r , w em a i n l yi n v e s t i g a t et h a t c o n t r o ll a s e rf i e l d s ( c o h e r e n tl i g h tf i e l d nq u a n t u ms t a t i s t i c a lp r o p e r t i e sr e m o t e l y t 1 1 em a i nr e s u l t so f t h i st h e s i sa r e 硒f o l l o w ： 1 b yu s i n gt h ei n t e r a c t i o nt h e o r yb e t w e e nc a v i t ya n da t o ma n dc o n s i d e r i n gt h e j a y n e s - c u m m i n g so fr o t a t i o n - w a v ea p p r o x i m a t i o n , t a k et h et w o - m o d ee n t a n g l e d c o h e r e n tl i g h tf i e l d sa n da na t o mo f t w o - l e v e le n e r g y 解t h eo b j e c t st oi n v e s t i g a t e a n dt a k eo n em o d eo ft h el i g h tf i e l d st oi n t e r a c tw i t ht h ea t o m t h er e s u l t ss h o w t h a ta sl o n g 髂w em e a s u r et i m ea n dt h el i g h tf i e l d sp a r a m e t e rw h i c he f f e c ti nt h e c a v i t y , w ec a l lc o n t r o lo rc h a n g et h el i g h tf i e l d se f f e c t so fa n t i b u n c h i n ga n d s q u e e z i n gw h i c hh a sh o v e ri n t e r a c t i o n , a n dg e ta l lk i n d so fn o n - c l a s s i c a ll i g h t f i e l d s i na n o t h e rw o r d , w eh a v e 陀a l i z l e dt h et a r g e t 幻c o n t r o lt h ei i g h tf i e l d s n o n - c l a s s i c a lp r o p e r t i e sb yt h ee n t a n g l e dc o r r e l a t i o n sb e t w e e nc o h e r e n tl i g h l f i e 】d s 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 w es t i l lu s et h em o d e la b o v e , a n dc o n s i d e rm o r eg e n e r a lc o n d i t i o n st h a tt h e a t o mi n t e r a c t sw i t ht h el i g h tf i e l du n - r v s o n a n t l yb ym a n yp h o t o n s i nt h i sc 沁l l r s e ， w es h o u l dn o to n l yc o n s i d e rt h ee v o l u t i o nt i m e ，b u ta l s oi n v e s t i g a t et h ee f f e c t so n t h ep r o b l e mf r o mt h ep h o t o n sn u m b e ro f t r a n s r i o na n dd c t u n e i ti ss h o w nt h a ti f w em o d i f ye v o l v e dt i m ed e t u n ea n dt h et r a n s i t i o n - p h o t o nn u m b e r , w ec a nc o n t r o l o rc h a n g et h et i g h tf i e l d se f f e c t so f a n t i - b u n c h i n ga n ds q u e e z i n gm o r ee f f e c t i v e l y w h i c hn e v e rh a si n t e r a c t i o nw i t h 珊l y t b 岵a n da l s om a k et h ea r e a sw i d e rw h i c h c a nb em o d j 6 e d k e yw o r d s ：e n t a n g l e m e n t ；a n t i - b u n c h i n g ；s q u e e z i n g ；c a v i t yq e d i 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 量子糾纏【1 1 是種存在于多個(gè)量子子系統(tǒng)中的奇妙現(xiàn)象，即對(duì)一個(gè)子系 統(tǒng)的測量結(jié)果無法獨(dú)立于其他子系統(tǒng)的測量參數(shù)。近年來，隨著量子信息 2 1 這一新興研究領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，量子糾纏逐漸成為人們的研究熱點(diǎn)。糾纏” 這一名詞的出現(xiàn)可以追溯到量子力學(xué)誕生之初，在1 9 3 5 年，以愛因斯坦為代 表的經(jīng)典物理學(xué)家和以玻爾為代表的哥本哈根學(xué)派之間關(guān)于量子力學(xué)完備 性展開辯論【3 ，4 】。腔量子電動(dòng)力學(xué)( 腔q e d ) 是原子物理與量子光學(xué)的交叉學(xué)科， 它主要研究原子與特定邊界條件下量子化光場的相互作用。作為一項(xiàng)發(fā)展中 的理論，這為揭示特殊條件下光與物質(zhì)相互作用豐富的物理現(xiàn)象及其內(nèi)在本 質(zhì)提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并且在近年來興起的量子信息領(lǐng)域內(nèi)，腔q e d 方案 被認(rèn)為是最有效的量子信息方案之一。 1 1 量子糾纏和量子信息簡介 量子糾纏本質(zhì)上是量子力學(xué)的疊加原理翻。根據(jù)量子力學(xué)的疊加原理， 一個(gè)量子系統(tǒng)可以以一定的幾率處在某一力學(xué)量的不同本征態(tài)的線性疊加 態(tài)上，這樣就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)粒子在同一時(shí)刻可能出現(xiàn)在空間上的某一個(gè)位置也 可能會(huì)出現(xiàn)在另一個(gè)位置，一個(gè)粒子的自旋在同一時(shí)刻也可能指向兩個(gè)截然 相反的方向，當(dāng)把該疊加原理應(yīng)用于復(fù)合量子系統(tǒng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一種非常有 趣的現(xiàn)象一量子糾纏。糾纏態(tài)1 6 ，內(nèi)是指一個(gè)復(fù)合系統(tǒng)的狀態(tài)不能夠表示為各 子系統(tǒng)狀態(tài)的直積態(tài)，即各個(gè)子系統(tǒng)之間存在著一種很奇妙、非定域性的量 子關(guān)聯(lián)，并且，這種關(guān)聯(lián)不會(huì)因?yàn)閮杉m纏體系空間上的分離而消失。糾纏這 一概念是基于1 9 3 5 年量子力學(xué)的創(chuàng)始a e i n s t e i n 、p o d o s c k y 、r o s e m 是出的e p r 佯謬產(chǎn)生的。 玻姆給出了e p r 量子糾纏態(tài)的一個(gè)直觀例子： l e p r ) = 去0 + z 1 ) l - z 2 ) + 卜z l h + z 2 ) ) 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 其中，i + z ) 和l z ) 是雙電子體系的自旋單態(tài)，z 代表自旋的軸，士代表z 軸 正負(fù)方向。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)電子被探測到沿+ z 方向，整個(gè)波函數(shù)便塌縮到態(tài) l + z i 一z ，) 上，這時(shí)即使再測量第二個(gè)電子，必得到一個(gè)確定的結(jié)果，那就 是第二個(gè)電子的自旋沿一z 方向，即使是兩個(gè)粒子分開得很遠(yuǎn)，這種糾纏關(guān) 聯(lián)仍然是存在的。這種情況看上去與經(jīng)典情況相似：在放了一個(gè)白球和一個(gè) 黑球的黑盒子里，伸手拿到了一只黑球，就可以斷定留在盒子里的一定是白 球。然而，量子情況并非如此簡單，i e p r ) 態(tài)同樣也可以描述沿j 方向自旋 s ：的關(guān)聯(lián)，或沿任意方向刀自旋的關(guān)聯(lián)最，更可以描述其它任意的量子系 統(tǒng)。這種用一個(gè)態(tài)描述不同方向自旋關(guān)聯(lián)的奇妙特性，是量子糾纏的本質(zhì)。 量子糾纏之所以能夠引起人們的興趣，也正是在于量子測量過程中波包塌縮 中所表現(xiàn)出來的這種非定域的關(guān)聯(lián)一沒有經(jīng)典對(duì)應(yīng)的超空間的關(guān)聯(lián)，這一現(xiàn) 象不僅具有深遠(yuǎn)的科學(xué)意義，而且在量子通訊領(lǐng)域和量子計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)中具 有潛在的應(yīng)用價(jià)值。 量子信息學(xué)是量子力學(xué)和信息科學(xué)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門新興前沿學(xué)科， 它涉及到物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)和通信等多個(gè)學(xué)科，開創(chuàng)了量子力學(xué)應(yīng)用的新 篇章，為未來信息科學(xué)的發(fā)展提供了新的原理和方法。其研究內(nèi)容主要包括 量子信息的物理基礎(chǔ)、量子算法、量子編碼和量子信息論等【9 b 】。在量子通 信、量子計(jì)算機(jī)和量子密碼術(shù)中，量子態(tài)是信息的載體，量子信息的處理就 是一種量子態(tài)的操縱過程。因此，人們希望按照自己的愿望實(shí)現(xiàn)對(duì)量子態(tài)的 制備和操縱，以便達(dá)到特定的目的，這就是所說的量子態(tài)工程【1 4 】。近年來， 人們還利用糾纏態(tài)的非定域性的關(guān)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)了對(duì)量子系統(tǒng)某些方面特性的 間接操縱，并且取得了一些研究的進(jìn)展。在對(duì)量子比特操縱的過程中，兩態(tài) 韻疊加振幅可以相互干涉，這就是所謂的量子相干性。量子相干性在量子通 信、量子計(jì)算機(jī)和量子密碼術(shù)等領(lǐng)域起著本質(zhì)性的作用，正是有了相干性這 一特點(diǎn)，量子信息學(xué)才會(huì)有今天的巨大發(fā)展，但是由于系統(tǒng)與環(huán)境之間的不 可避免的耗散作用以及外界對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)等因素的影響【l ”，量子相干性將不 可避免地隨著時(shí)聞衰減，這就是量子信息論中的消相干問題。如何克服消相 干或者如何在系統(tǒng)作用的時(shí)間域內(nèi)不退相干以及如何最大程度的保持系統(tǒng) 的相干性都是要亟待解決的問題。 2 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2 腔q e d 的基礎(chǔ)理論 很早人們就預(yù)言了光場與原子相互作用中時(shí)將呈現(xiàn)許多非經(jīng)典特性 【1 7 洲，并且實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了很多探索，但是直到2 0 世紀(jì)8 0 年代中期實(shí)驗(yàn)才有 了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，科學(xué)家們制備出微米量級(jí)的微腔以實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率為1 0 “h z 量級(jí)的光子行為進(jìn)行控制。1 9 8 5 年，m i t 的k l e p p e r 研究小組首先利用法布 里一珀羅微腔，成功抑制了其中的r y d b e r g 原予的自發(fā)輻射，使其壽命增加 到真空中壽命的2 0 倍，這個(gè)工作是腔q e d 研究的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在隨后的幾 年研究中，人們又陸續(xù)觀測到j(luò) - c 模型預(yù)言的一些腔q e d 效應(yīng)，例如：原 予布居數(shù)隨時(shí)間演化中的崩塌與回復(fù)效應(yīng)、腔場光子統(tǒng)計(jì)的亞泊松分布、原 子統(tǒng)計(jì)的亞泊松分布等。近年來，人們?cè)谇籷 e d 中對(duì)光場和原子的非經(jīng)典 性質(zhì)同糾纏的關(guān)系做了一些討論，預(yù)言了通過量子測量和糾纏這種奇妙的關(guān) 聯(lián)能夠控制光場和原子的非經(jīng)典性質(zhì)，這也是本文研究的主要內(nèi)容。 在腔q e d 方面，j - c 模型和t - c 模型是描述原子與場相互作用的兩個(gè)基本 理論模型。j c 模型是e h j a y n e s 和c u m m i n g s 于1 9 6 3 年在處理二能級(jí)原子與單 模場相互作用體系提出的一種模型【2 s 】。在偶極近似和旋轉(zhuǎn)波近似下，系統(tǒng)的 哈密頓量為 月r h = h ( o o o - ：+ h w a + 口+ 殼五( 口o r + + 口+ 盯一) 式中口+ 和4 為頻率為國的單模光場的產(chǎn)生和湮滅算符，吼和o - ：是描述本征 躍遷頻率為釓的二能級(jí)原子行為的贗自旋算符，a 為原子和光場的耦合常 數(shù)，它反映原子與光場相互作用的強(qiáng)度。 對(duì)j c 模型的研究并沒有結(jié)束，之后，人們又對(duì)j c 模型作了重要的推廣。 如j c 模型的k 光子過程 h r 嘲= h o o o z + 療瑚+ a + 意z ( 口c r + + 口盯一) 如多模場過程 露a 黝= h m o a ：+ h o j f a t + 啦+ 殼以q 以+ 3 j a r + 以) 1 - 1拉l 以及非簡并多光子過程等等。 1 3 光場的非經(jīng)典性質(zhì) 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 光場本質(zhì)上是量子場，因此光場具有某些純屬于量子特征的性質(zhì)，這些 性質(zhì)都是經(jīng)典理論所無法解釋的，稱之為非經(jīng)典特性。現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)證實(shí) 了量子光場存在三種非經(jīng)典效應(yīng)即光子反聚束效應(yīng)、光子的亞泊松分布和光 場的壓縮效應(yīng)閉。研究光場的非經(jīng)典效應(yīng)不僅有助于進(jìn)一步揭示光場的量子 本質(zhì)，而且這些效應(yīng)可望在光通訊、微弱信號(hào)檢測等方面獲得重大的應(yīng)用。 因此這個(gè)課題已成為量子光學(xué)領(lǐng)域十分活躍且弓1 人入勝的前沿方向。本文僅 就光場的反聚束和壓縮效應(yīng)作了一些研究。 1 4 論文的主要工作 第一章簡單介紹了量子信息以及糾纏態(tài)在量子光學(xué)和量子信息學(xué)中的 應(yīng)用，第二章用單光子共振躍遷的j a y n 船c 硼塒i n 鏟模型研究了遠(yuǎn)程控制糾 纏相干光場的非經(jīng)典效應(yīng)，這對(duì)于量子遠(yuǎn)程通信等具有一定的指導(dǎo)意義。第 三章用相同的模型考慮了在非共振多光子過程等因素的制約下，研究了遠(yuǎn)程 調(diào)控腔場的量子統(tǒng)計(jì)特性。最后，簡要闡述了研究該類問題的意義。 4 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章遠(yuǎn)程控制光場量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)2 司 2 1 引言 光場的非經(jīng)典性質(zhì)一直是量子光學(xué)研究的熱點(diǎn)問題，對(duì)于幾種典型光場 ( 如?？藨B(tài)、相干態(tài)、壓縮態(tài)) 的量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)都已經(jīng)有了詳細(xì)的介紹。以 前，人們的研究大多集中在非糾纏光場與原子相互作用方面1 2 7 。o 】，而對(duì)糾纏 光場與原子相互作用所呈現(xiàn)出的非經(jīng)典特性關(guān)注不多。糾纏作為量子信息學(xué) 的核心【3 l 捌，一直受到人們的極大關(guān)注，p h o e n i x 、k u d r y a v t s e v 、c i r a c 等人 分別提出各種方案制備兩原子糾纏態(tài)n s - 2 0 l ，s a n d e r s 提出了雙模糾纏相干態(tài) 的制備【3 3 l ，之后人們開始研究雙模糾纏相干光場與原子之間的相互作用 2 6 3 4 ，近年來利用糾纏的奇妙關(guān)聯(lián)來遠(yuǎn)程操縱原子的性質(zhì)已經(jīng)取得了一些研 究進(jìn)展，y a n g 等人提出初始處于糾纏態(tài)的i 胃+ - 能級(jí)原子，其中一個(gè)原予與 腔場發(fā)生相互作用，通過控制腔外原子來操縱腔內(nèi)原子的發(fā)射性質(zhì)1 3 5 1 。x i a n g 等人用相同的方法來控制腔內(nèi)原子的偶極矩的壓縮【3 6 】。栗軍等人提出在相同 模型中，通過控制演化時(shí)間和選擇測量腔內(nèi)娠子的方法，來控制腔外原子的 偶極矩的壓縮。以上的研究都是集中在利用糾纏原子來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操縱原子的 某些性質(zhì)，然而如果對(duì)光場實(shí)施相似的遠(yuǎn)程操縱也具有重要的實(shí)際意義。 與遠(yuǎn)程控制原子的性質(zhì)相對(duì)應(yīng)，本文研究遙控光場的量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)【3 ”， 由于糾纏光束容易制備p 柳，我們以雙模糾纏相干光場作為研究對(duì)象 3 9 1 ，利用 一個(gè)二能級(jí)原子與其中的某一模式光場發(fā)生共振相互作用，把旋轉(zhuǎn)波近似下 ( 鯽隊(duì)) 的j - c 模型作為原子與光場相互作用的基本模型 2 5 , 4 0 4 “，通過操縱相 互作用的時(shí)間和選擇相干光場的參數(shù)，達(dá)到自由改變未參加相互作用光場的 量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)這一目的，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)光場非經(jīng)典性質(zhì)的遠(yuǎn)程控制。 2 。2 理論模型及其波函數(shù) 設(shè)有兩束處于糾纏態(tài)的相干光場也硎力士i - 硎一功) m 卅( 其中口， 為復(fù)數(shù)，札= ( 2 2 礦噼胛) 彬?yàn)闅w一化系數(shù)) ，將光場l 力注入一個(gè)含有單個(gè)二 能級(jí)原子的腔中，設(shè)光場j ) 與原予發(fā)生共振相互作用。 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 考慮旋轉(zhuǎn)波近似，在相互作用繪景中，場與原子的相互作用哈密頓量為 y ；丑( 口+ 疋+ 4 q ) ：設(shè)原子的初始狀態(tài)為s i n 罷i g ) + c o s 罷f 刁， 初始時(shí)刻系統(tǒng)的狀態(tài)為o 酬力卜硎一p ) x s i g ) + c o i 力) ，由相互作用 繪景下的薛定諤方程海導(dǎo)l 郵) ) = 川o 鯽取殼= l ，我們可以求出系統(tǒng)任 意時(shí)刻f 的波函數(shù) i t 酬：札 i 碘薊土s 卜a 泡癆+ 蘢i 珥瑪磅g j 一儡塢e ) + ( j 島瑪力q j 一瑪磚+ 詫i 強(qiáng)刀+ 】，g ) b 。| - 瑪療+ j 動(dòng) ( 2 1 ) + z b i 儡h + 1 西z ) 抽i _ 儡以+ l ，g ) 】 氣= 一詈麗翕e 萼 c 。, = - s i n 導(dǎo)如m 而焉e 粵 刊c o s 知m 廁名e 粵 蚓n ；一m 麗焉e 萼 氣= 一；一m 而等e 萼 c 。, = - t s i u s ；n 廁筠n + l e 粵 = q 瞄；s ；nm i 石等e 粵 恥蜘；一辦廂喪籍e 粵 為了更好的研究光場l 口) 的量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，借助于經(jīng)典微波場和離化探 測器我們能對(duì)原子進(jìn)行選擇性測量【4 5 】( 即原予處于基態(tài)i g ) 或是激發(fā)態(tài)f 力) ， 測量之后波函數(shù)塌縮為以下兩類： l x 媯5 黃【s 遽l 刪s 遽l - 鶇+ 駟儡斛1 ) 剮一即+ 1 ) ( ：2 ) + i 喁以+ 1 ) 玩l n ；以+ 1 ) ) 】 l 也= 魯f 礪磅| - 儡n ) + 巳i 力i _ 枷 ( 2 3 ) 、v p “ 其中，。、札為基態(tài)和激發(fā)態(tài)各自的歸一化系數(shù)。 6 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 3 光場的量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì) 2 3 1 聚束與反聚束效應(yīng) 光場的二階相干度為 擴(kuò)= 掰 億田 可以得到光場l 口) 的二階相干度為 l ( o ) = 糕 ( 2 5 ) 其中，g + o ( o ) 為初始時(shí)刻糾纏光場為+ 4 酬功+ | _ 酬一功) 的情況下的光場 i 口) 的二階相干度，g - 。( o ) 為初始時(shí)刻糾纏光場為m 0 酬功一| - 酬一力) 的情 況下的光場l 口) 的二階相干度a 在初始時(shí)刻，光場i 口) 的二階相干度為g + 佇( o ) 和2 ( o ) ，如( 2 5 ) 式所 o i 4 ，也就是說，初態(tài)為 l 4 酬) - i - 酬一功) 時(shí)，光 場l 口) 沒有壓縮效應(yīng)：而對(duì)于初態(tài)為 0 酬磅+ | n | 一歷) 時(shí)，( a 墨) + 2 和( a 以) 2 皆有可能出現(xiàn)小于1 ，4 的情況，即光場i 口) 可以產(chǎn)生壓縮效應(yīng)。 麗在腔q e d 演化過程中，由式( 2 2 ) 、( 2 3 ) 、( 2 4 ) 、( 2 5 ) 、( 2 1 0 ) 、 ( 2 1 1 ) ，我們可以得到各種情況下光場i 口) 的量子起伏( a ) 2 和( e ) 2 。由上 述的計(jì)算分析我們知道，2 和e 2 是p | 、r e 口、i m a 、例、r - e 、h i l 、 五、國、0 、f 諸多變量的復(fù)雜函數(shù)。考慮到其實(shí)際意義以及為了表征和f 對(duì)光場l 口) 的影響，我們?nèi)閷?shí)數(shù)，那么i m = o ，r e f l = ；對(duì)于i 叫、r e a 、 i m 口、a 、國、0 我們給它們賦予一定的數(shù)值( 基于更一般的意義，我們?nèi)?然取口為復(fù)數(shù)，只是r e 口 o , i m 口 0 ) 。由此，我們便可以得到量子起伏在 各種情況下的變化關(guān)系圖如下所示： l o 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 閏2 2 雙模糾纏相干光場為 r + q 口x 西+ i 一口h 一砌時(shí)，起伏分量 t a x , ) 2 和( a x 0 2 隨時(shí)間t 和口的變化關(guān)系圖 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖2 3 雙模糾纏籀干光場為。q 硼力一卜口x 一劫時(shí)t 起伏分置 ( a 墨) 2 和( 疋) 2 隨時(shí)聞t 和聲的變化關(guān)系圖 在圖2 2 和圖2 3 中，我們均取糾= 1 ，護(hù)= ，r e u = ，h n 口= ， 國= 1 1 ，在這兩組圖中對(duì)于兩種不同的雙模糾纏相干光場，( a ) 、( b ) 表示的 是我們對(duì)原子選擇測量結(jié)果為基態(tài)時(shí)光場l 口) 的兩起伏分量( 厶葺) 2 、( a x 2 ) 2 的 變化關(guān)系圖，而( c ) 、( d ) 則是我們對(duì)原子選擇測量結(jié)果為激發(fā)態(tài)時(shí)光場i 口) 的 兩起伏分量( 置) 2 、( a x 2 ) 2 的變化關(guān)系圖 在演化過程中，對(duì)于初始時(shí)亥0 雙模糾纏相干光場為+ q 硼磅+ l _ 硼一勵(lì) 的情況，由圖2 2 中( a ) 、( b ) 、( 磅、( d ) ，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)原予選擇測量 結(jié)果為基態(tài)時(shí)，如( a ) 、( b ) 所示，光場l 口) 可產(chǎn)生比初態(tài)更強(qiáng)的壓縮，而且可 以保持一段較長的時(shí)間；當(dāng)對(duì)原子的選擇測量結(jié)果為激發(fā)態(tài)時(shí)，光場l 口) 也 同樣可以產(chǎn)生比初態(tài)更強(qiáng)的壓縮，也可以在較長的時(shí)間內(nèi)保持；不管對(duì)原予 選擇測量結(jié)果如何，壓縮效應(yīng)都隨著蚓的增大而逐漸消失。 而對(duì)于初始時(shí)刻雙模糾纏相干光場為m 酬盧) - i - 酬一力) 的情況，由圖 2 3 中( a ) 、( b ) 、( c ) 、( d ) 所示，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)原子選擇測量結(jié)果為 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 基態(tài)或激發(fā)態(tài)時(shí)，光場l 口) 都能產(chǎn)生較強(qiáng)的壓縮效應(yīng)，并且可以持續(xù)一段較 長的時(shí)間；隨著例的增加，壓縮效應(yīng)也都逐漸的消失a 總之，不管初始時(shí)刻光場i 口) 有無壓縮，在演化的過程中，都能使光場l 口) 產(chǎn)生比較強(qiáng)的壓縮效應(yīng)，并且都可以持續(xù)一段較長的時(shí)間。 2 4結(jié)論 本文利用腔場與原子之間的相互作用理論，考慮旋轉(zhuǎn)波近似下的j 吒模 型，以雙模糾纏相干光場和單個(gè)二能級(jí)原子作為研究對(duì)象，取其中某一模光 場與原予發(fā)生共振相互作用，對(duì)原予進(jìn)行選擇性的測量，我們對(duì)鍘量之后的 系統(tǒng)進(jìn)行研究。求解了未參與相互作用的光場的任意時(shí)刻的二階相干度和量 子起伏，對(duì)比初始時(shí)刻的情況，我們研究發(fā)現(xiàn)：如果對(duì)捆互作用的時(shí)閱f 和 參與相互作用的相干光場的參數(shù)例實(shí)行一定的操縱，對(duì)于未參與相互作用 的光場i 口) ，我們可以控制、改變它的反聚束效應(yīng)、壓縮效應(yīng)，通過調(diào)節(jié)參 數(shù)，我們可以得到想要得到的各種性質(zhì)的非經(jīng)典光場。也就是說，我們通過 利用相干光場之間的糾纏關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操縱光場的量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)這一目 的。 在量子光學(xué)和量子信息等研究領(lǐng)域中，以可控的方式制備或得到人們所 期望的量子態(tài)始終是個(gè)重要而有趣的課題。本文的研究結(jié)果表明利用雙模糾 纏相干光場之間的特殊的糾纏關(guān)聯(lián)，通過控制改變單模腔場與原子的相互作 用的條件，而控制改變與其糾纏的另一模光場的非經(jīng)典特性，由于激光也是 相干態(tài)光場，因而這就為遠(yuǎn)程控制或改變激光的某些量予特性提供了一個(gè)研 究方案，另外這一研究對(duì)于連續(xù)變量的量予態(tài)控制和量子通信也具有一定的 參考價(jià)值。 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章非共振k 光子糾纏光場量子統(tǒng)計(jì) 性質(zhì)的研究刪 3 1引言 光場的量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)一直是量子光學(xué)研究的熱點(diǎn)問題1 2 6 】，以前，人們的 研究大多集中在非糾纏光場與原子相互作用方面 2 7 - 3 0 1 ，而對(duì)糾纏光場與原子 相互作用所呈現(xiàn)出的非經(jīng)典特性關(guān)注不多。糾纏作為量子信息學(xué)的核心 【3 l 翊，一直受到人們的極大關(guān)注，p h o e n i x 、k u d r y a v l s e v 、c i r a c 等人分別提 出各種方案制備兩原子糾纏態(tài)【i 蝴h ，s a n d e r s 提出了雙模糾纏相干態(tài)韻制備 1 3 3 1 ，之后人們開始研究雙模糾纏相干光場與原予之聞的相互作用m ，近年來 利用糾纏的奇妙關(guān)聯(lián)來遠(yuǎn)程操縱原子的性質(zhì)已經(jīng)取得了一些研究進(jìn)展，y a n g 等人提出初始處于糾纏態(tài)的兩個(gè)二能級(jí)原子，其中一個(gè)原子與腔場發(fā)生相互 作用【4 7 , 4 9 1 ，通過控制腔外原子來操縱腔內(nèi)原子的發(fā)射性質(zhì)1 3 5 1 。x i a n g 等人用 相同的方法來控制腔內(nèi)原子的偶極矩的壓縮【3 6 】。栗軍等人提出在相同模型 中，通過控制演化時(shí)間和選擇測量腔內(nèi)原子的方法，來控制腔外原子的偶極 矩的壓縮。以上研究都是集中在利用糾纏原子來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操縱原子的某些性 質(zhì)【4 8 】，然而如果對(duì)光場實(shí)施相似的遠(yuǎn)程操縱也具有重要的實(shí)際意義。 在以前的研究中，我們研究了利用單光子共振條件下的j - c 模型1 2 5 l 的腔 q d 技術(shù)遠(yuǎn)程控制光場的量子統(tǒng)計(jì)特性之后 3 7 - 3 9 1 ，在本文中，我們考慮更一 般的情況，在非共振和多光子過程中，我們研究了光場量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的遠(yuǎn)程 控制，通過選擇作用時(shí)聞、改變躍遷光予數(shù)以及調(diào)節(jié)失諧量的大小等更多 方面的因素，我們可以更好的調(diào)控和在一定范圍內(nèi)更大的改變腔外糾纏光場 的量子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。 3 2 理論模型 考慮j a y n e s - c u m m i n g 模型m j l 均一般形式，在多光子過程中系統(tǒng)的哈 密頓量在薛定諤繪景下可以寫為 1 4 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 j 7 = 殼嘲+ a + h c o o c r ：+ j l 乏( 口+ o r + 口。仃+ ) ( 3 1 ) 其中，a + 和a 是光場i ) 的產(chǎn)生和湮滅算符仃：是腔內(nèi)二能級(jí)原子算 符，五為耦合常數(shù)。在( 3 1 ) 式中，如果我們令一勛= 和 日o = h m n = h a ，( a + a + 吒) ，則( 3 1 ) 式變?yōu)?日；月_ + 礦= j 童m r + 氟a 吒+ h 2 ( a + 量o r - + 4 量q ) ( 3 2 ) 因此r ，在相互作用繪景中，系統(tǒng)的哈密頓量可以寫為： 研= l t 6 吒+ 觚 “d r + 口吒) ( 3 3 ) 由薛定諤方程績?cè)苅 。( r ) ) = 毋i 西( f ) ) 和珥，以及設(shè)系統(tǒng)初始狀態(tài)波函數(shù)為 盈1 ： f 。( o ) ) ：日口x 力卜窿x 一劫?zèng)皊 導(dǎo) e ) + s i 導(dǎo)| g ) ) ：妻。孫如銣酬。礦i j ) 。 對(duì)于任意時(shí)刻t 的系統(tǒng)的波函數(shù)我們- 3 - 以設(shè)為： i l 虹) ) = 妻( l 島而+ 乞l 島坤+ q ig ，擰十七) + q l 島露一咖4 磅( 穢l 一砷】 ( 3 5 ) 把( 3 4 ) ，( 3 5 ) 式代入薛定i - 尋y 程得 印虬腳蘭硭如粵s 譬r ， = e 斑旦2 攔e k s i n 墮2r + s 爭，) 恥以e 咖罷筆葫n 孚r 印以e 如墨筆# s 血孚， 回 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 其中 州2 塒2 州，) 嘎，e = 雋e 萼， 對(duì)腔內(nèi)原子作選擇性的測量嘲。測量結(jié)果分剮為基態(tài)和激發(fā)態(tài)，這樣， 系統(tǒng)的波函數(shù)便會(huì)塌縮到兩種不同的態(tài) 基態(tài)1 鬈 。袁甌l 坤+ q 卜圳0 j ( - - 1 ) i a j ) 1 ( 3 7 ) 激發(fā)態(tài)：i 鼉( f ) 2 衰i g 國土( - 0 1 一劫+ c k 4 砷( _ 1 ) 腑1 國) 】而 ( 3 其中。和n 。分別塌縮之后的波函數(shù)的歸一化系數(shù)。 3 3 光場的聚束和反聚束效應(yīng) 相同的對(duì)于單模光場l 磚，要研究它的聚束效應(yīng)和反聚束效應(yīng)必須 看其相干度的大小，由單模光場 g ( 2 ) ( f ) = 麗 ( 3 9 ) 其中，a ，+ 和4 ，是相互作用繪景下光場i 口) 的產(chǎn)生和湮滅算符。將( 3 6 ) 、 ( 3 7 ) 、( 3 ，8 ) 式代入( 3 9 ) 式分別可以得到選擇測量原予處于基態(tài)和激發(fā) 態(tài)兩種不同形式的光場i 口) 二階相干度。 初態(tài)有兩種不同的雙模糾纏相干光場，對(duì)于選取不同的雙模糾纏相干光 場作為研究對(duì)象將會(huì)有截然不同的結(jié)果。當(dāng)光場為- q 盤) | 力- i - , z ) t - 助對(duì)， 無論是光場l 口) 的初態(tài)還是末態(tài)都以反聚束效應(yīng)為主要性質(zhì)，然而當(dāng)光場為 + q 口x ) + i 一口x 一聲) ) 時(shí)，光場i 口) 卻始終以聚束效應(yīng)為主鑒于此類情形， 1 6 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 我們分兩部分進(jìn)行討論。 ( 一) 、初態(tài)雙模糾纏相干光場為 r - q 口 | ) 一卜盯h 一盧) ) 的情形 暑 從 ( c ) 1 7 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 鼉 ( d ) ( e ) ( f ) 圖3 1 二階相干度的時(shí)問的變化規(guī)律 ( a ) 、( b ) 為l p i ，( c ) 、( d ) 為i 產(chǎn)2 ，( e ) 、( f ) 為k - - - 4 ； ( a ) 、( c ) 、( c ) 為選擇測量原子處于基態(tài)ig ) ， ( b ) 、( d ) 、( f ) 為選擇測量原子處于激發(fā)態(tài)i 口) 1 8 曲阜師范大學(xué)項(xiàng)士學(xué)位論文 當(dāng)光場為- ( | 口x ) 一卜酬一夕對(duì)，如圖3 1 ( a ) 、( c ) 、( e ) 所示，對(duì)于 選擇測量原子處于基態(tài)時(shí)，初始時(shí)刻。也有很強(qiáng)的反聚束效應(yīng)，經(jīng)過演化之 后，可產(chǎn)生周期性的震蕩。在共振時(shí)( a = 0 ) ，光場有較短暫和較弱的聚束 現(xiàn)象，反聚束較強(qiáng)、分布時(shí)間段較寬 考慮失諧時(shí)，隨著失諧量的增大，振動(dòng)頻率也在增加；當(dāng)k = l 時(shí)，在一 般失諧時(shí)( a 五) ，光場的聚束效應(yīng)明顯減弱，如果考慮大失諧時(shí)( a z ) ， 光場的二階相干度會(huì)出現(xiàn)高頻的震蕩，且震幅也成波形分布，而且總是小于 l ，如圖3 1 ( a ) 所示；而當(dāng)k l 時(shí)，該現(xiàn)象消失，如圖3 1 ( c ) 、( e ) 所示。 如圖3 1 ( b ) 、( d ) 、( f ) 所示，對(duì)于選擇測量原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)，初始時(shí) 刻，便有很強(qiáng)的反聚束效應(yīng)，經(jīng)過演化之后，可產(chǎn)生周期性的震蕩。在共振 時(shí)，光場有較短暫和較弱的聚束現(xiàn)象，反聚束較強(qiáng)、分布時(shí)閶段較寬。如果 考慮失諧，隨著失諧的增加，振動(dòng)頻率也在增加；在一般失諧時(shí)( a 五) 。 光場的聚束效應(yīng)和反聚束效應(yīng)的強(qiáng)度都被減弱，聚束效應(yīng)減弱的更加明顯， 甚至消失；如果考慮大失諧時(shí)( a 丑) ，光場的二階相干度會(huì)出現(xiàn)高頻的 震蕩，且震幅也成波形分布，而且總是小于1 如果考慮多光子( k 光子) 過程，隨著七的增加，光場的聚束效應(yīng)和反 聚束效應(yīng)的強(qiáng)度都在被減小，聚柬效應(yīng)逐漸減為零，反聚束效應(yīng)減小的幅度 比較小，而且振動(dòng)的頻率極劇增大。如圖3 1 ( d ) 、( f ) 所示。 ( 二) 、初態(tài)雙模糾纏相干光場為+ ( | 口) l ) + 卜口h 一) ) 的情形 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( c ) ( d ) 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖3 2二階相干度隨時(shí)間的變化規(guī)律 ( a ) 、( b ) 為k = - i ，( c ) 、( d ) 為k = 2 ，( e ) 、( f ) 為k - - - - 4 ； ( a ) 、( c ) 、( e ) 為選擇測量原子處于基態(tài)i g ) 。 ( b ) ，( d ) 、( f ) 為選擇測量原子處于激發(fā)態(tài)l 口) 當(dāng)光場為+ q 掰) l 力+ | - 口) l - 力) 時(shí)，如圖3 2 ( a ) 、( c ) 、( e ) 所示。選擇 測量原子處于基態(tài)時(shí)，初始時(shí)刻，有較強(qiáng)的聚束效應(yīng)，經(jīng)過演化之后，可產(chǎn) 生周期性的震蕩。在共振時(shí)。光場有較短暫和較弱的反聚束現(xiàn)象。 如果考慮失諧，隨著失諧的增加，振動(dòng)頻率也在增加；當(dāng)k = 1 時(shí)，如圖 3 2 ( a ) 所示，在一般失諧時(shí)( a 五) ，光場反聚束效應(yīng)的強(qiáng)度明顯的被減弱 直至消失，聚束效應(yīng)增強(qiáng)；如果考慮大失諧時(shí)( 名) ，光場的二階相干 度會(huì)出現(xiàn)高頻的震蕩，且震幅也成波形分布，而且總是大于l ，當(dāng)k 1 時(shí)， 如圖3 2 ( c ) 、( e ) 所示，該現(xiàn)象消失。 如果考慮多光子( k 光子) 過程，隨著k 的增加，光場的二階相干度隨 時(shí)間振動(dòng)的頻率極劇增大，如圖3 2 ( e ) 所示。 然而，如圖3 2 ( b ) 、( d ) 、( f ) 所示，如果選擇測量原予處于激發(fā)態(tài)時(shí)， 初始時(shí)刻，有較強(qiáng)的聚束效應(yīng)，經(jīng)過演化之后，可產(chǎn)生周期性的震蕩。在共 振時(shí)，光場有較短暫和較弱的反聚束現(xiàn)象。如果考慮失諧，隨著失諧的增加， 振動(dòng)頻率也在增加；在一般失諧時(shí)( 一五) ，光場反聚束效應(yīng)的強(qiáng)度明顯的 被減弱直至消失；如果考慮大失諧時(shí)( 名) ，光場的二階相干度會(huì)出現(xiàn) 高頻的震蕩，且震幅也成波形分布，而且總是大于l 。 2 l 曲阜師范失擘碩士學(xué)位論文 如果考慮多光子( i 光子) 過程，隨著七的增加，光場的聚束效應(yīng)在增 強(qiáng)，反聚束效應(yīng)逐步減弱，在有失諧時(shí)甚至隨著七的增大而消失，而且二階 相干度隨時(shí)間振動(dòng)的頻率極劇增大，如圖3 2 ( f ) 所示。 ( a ) ( b ) 圖3 3k = 2 盹二階相干廈隨時(shí)間的燹化規(guī)律 ( a ) 、( b ) 均為選擇測量原子處于激發(fā)態(tài)i e ) ( 三) 、當(dāng)口= 和盯= 一時(shí)，如果選取口和比較小時(shí)，如h = 例 一 2( 3 1 2 ) x 。和x ：為正交分量，所以其量子起伏只是存在相位方面的差別，因此我們 只考慮研究分量置的壓縮效應(yīng)。將( 3 7 ) 式和( 3 8 ) 式代入( 3 1 2 ) 式得 ( a x i 2 ) 。= ( 限2 l k ) 一“匕陟l 匕) ) 2 ( 3 1 3 ) ( 戰(zhàn)2 ) 。= ( 鬈阮2 i e ) 一( ( 鬈阢i 鬈) ) 2 ( 3 1 4 ) 為了更好的討論失諧量和躍遷光子數(shù)對(duì)光場l 口) 壓縮效應(yīng)的影響，我們 只考慮選擇測量原子處于激發(fā)態(tài)的情況，又由于初態(tài)雙模糾纏相干態(tài)光場有 兩種不同的形式，但是，初始時(shí)刻為 r q 口x ) 一i - 口) 卜) ) 的情形下，光場 l 窿) 的壓縮現(xiàn)象隨失諧量和躍遷光子數(shù)的變化不明顯。鑒于此種情況，我們 僅僅考慮+ 0 口) i ) + 卜口一力) 這種情況下的壓縮效應(yīng)。 ( a )( b ) 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( c ) ( d 圖3 4x i 的壓縮分布規(guī)律 c a ) 為k = l ，( b ) 為k = 2 ，( c ) 為k = 4 ，( d ) 為k = 1 0 由( 3 8 ) 式和( 3 1 4 ) 式，將0 、廖、，、口賦以一定的數(shù)值，便可以得 到x ，的壓縮分布圖，如圖3 4 所示。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在失諧量比較小時(shí)，只有當(dāng)躍遷光予數(shù)比較小時(shí)，才有壓 縮效應(yīng)，如圖3 4 ( a ) 和( b ) 所示；失諧比較大時(shí)，總能找到明顯的壓縮效應(yīng)， 只是k 不同時(shí)。壓縮區(qū)域隨失諧量分布的疏密和大小不同，如圖3 4 所示。 躍遷光子數(shù)k 對(duì)壓縮的區(qū)域分布的影響有兩個(gè)方面：第一，隨著k 的增 大，壓縮區(qū)域在時(shí)間軸( 辦一軸) 上的分布變得稀疏，并且向時(shí)間正向延伸 擴(kuò)展；第二，隨著k 的增大，壓縮區(qū)域在失諧軸( a 軸) 上的分布也變得更 寬、更稀疏，并且也向軸的正向分別以不同的周期延伸擴(kuò)展，如圖3 4 中( a ) 、 ( b ) 、( c ) 所示。 3 5 結(jié)論 本文利用腔場與原子之間的相互作用理論，考慮旋轉(zhuǎn)波近似下的j 弋模 型，以雙模糾纏相干光場和單個(gè)二能級(jí)原子作為研究對(duì)象，取其中某一模光 場與原子發(fā)生菲共振多光子相互作用，對(duì)原子進(jìn)行選擇性的測量，我們對(duì)測 量之后的系統(tǒng)進(jìn)行研究。求解了未參與相互作用的光場的任意時(shí)刻的二階相 于度和量子起伏，對(duì)比初始時(shí)刻的情況，我們研究發(fā)現(xiàn)：如果我們對(duì)相互作 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 用的時(shí)間、失諧量和躍遷光子數(shù)實(shí)行一定的操縱，對(duì)于未參與相互作用的光 場，我們可以更好的控制、更全面的改變它的反聚束效應(yīng)、壓縮效應(yīng)，而且 可調(diào)節(jié)的參數(shù)范圍交得更大了 在量子光學(xué)和量子信息等研究領(lǐng)域中，以可控的方式制各或锝到人們所 期望的量子態(tài)始終是個(gè)重要而有趣的課題。本文的研究結(jié)果表明利用雙模糾 纏相干光場之間的特殊的糾纏關(guān)聯(lián)，通過控制改變單模腔場與原子的相互作 用的各方面的條件，而控制改變與其糾纏的另一模光場的非經(jīng)典特性，變得 更加可行和使用。由于激光也是相干態(tài)光場，因而這就為遠(yuǎn)程控制或改變激 光的某些量子特性提供了一個(gè)更為普遍和一般的研究方案，另外這一研究對(duì) 于連續(xù)變量的量子態(tài)控