近年來,人們對超強耦合系統(tǒng)的理論和實驗研究不斷加深,這些研究極大地促進了超強耦合領(lǐng)域的發(fā)展。當(dāng)耦合物理系統(tǒng)中的相互作用強度進入超強耦合參數(shù)區(qū)間時,旋轉(zhuǎn)波近似的條件不再滿足,反旋轉(zhuǎn)項必須考慮進來。隨著人們對超強耦合系統(tǒng)中反旋轉(zhuǎn)項研究的深入,從而發(fā)現(xiàn)了越來越多的新奇物理現(xiàn)象。其中,在超強耦合區(qū)間中與反旋轉(zhuǎn)項相關(guān)的最有趣的現(xiàn)象之一是虛激發(fā)的產(chǎn)生。本文基于超強耦合兩諧振子和三諧振子系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)了反旋轉(zhuǎn)項能夠誘導(dǎo)諧振子之間的量子糾纏且通過虛激發(fā)維持這個現(xiàn)象。本文將為基于虛激發(fā)的量子信息處理和量子物理學(xué)的研究開辟道路。全文的內(nèi)容由以下幾個章節(jié)組成:在第一章中,我們首先介紹了光與物質(zhì)相互作用的發(fā)展歷程,超強耦合區(qū)間的現(xiàn)狀和發(fā)展?fàn)顩r,以及糾纏態(tài)定義和糾纏度度量方法。在第二章中,我們研究了在超強耦合兩諧振子系統(tǒng)中由虛激發(fā)維持的量子糾纏效應(yīng)。其中,量子糾纏是由反旋轉(zhuǎn)相互作用項引起的,因此它由虛激發(fā)來維持。我們獲得了系統(tǒng)基態(tài)的解析表達式,分析了平均虛激發(fā)數(shù)與基態(tài)糾纏之間的關(guān)系,以及通過計算旋轉(zhuǎn)正交算符的漲落來分析基態(tài)的量子壓縮現(xiàn)象。我們還研究了在封閉和開放系統(tǒng)的情況下的兩個諧振子之間的糾纏動力學(xué)。在后一種情況下...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1:耦合兩諧振子系統(tǒng)的示意圖。兩個共振頻率分別為ωa和ωb的諧振子通過耦合強度為g的位置與位置相互作用耦合到彼此。參數(shù)γa和γb分別是與諧振子a和b連接的熱庫有關(guān)的耗散率。

在這個兩諧振子系統(tǒng)中,我們引入宇稱算符P=(-1)a?a+b?b,它具有宇稱算符的標(biāo)準(zhǔn)屬性,例P2=I,P?P=I,和P?=P[19,84]。方程(2-5)中的哈密頓量基于這些關(guān)系P?aP=-a,P?a?P=-a?,P?bP=-b,和P?b?P=-b?,在P?HP=H的變換下保....

圖2-3:(a)簡并兩諧振子系統(tǒng)的基態(tài)的平均虛激發(fā)數(shù)和(b)對數(shù)負(fù)度是比率g/ωr的函數(shù)。

可以得到平均虛激發(fā)數(shù)的表達式根據(jù)上一節(jié)推導(dǎo)得到的U=exp[π/4(a?b-ab?)],我們分別對a,a?,b,和b?采取U變換得

圖2-4:(a)在共振情況ωa=ωb=ωr下,當(dāng)g/ωr=0.01,0.2,和0.4時旋轉(zhuǎn)正交算符的方差?Xa2(θa)分別作為角度θa的函數(shù)。(b)方差?Xa2(π/2)作為共振ωa=ωb=ωr時耦合強度g/ωr的函數(shù)。

在系統(tǒng)的基態(tài)中兩個諧振子a和b之間的糾纏度可以通過計算對數(shù)負(fù)度來獲得。結(jié)合方程(2-57),基態(tài)的密度矩陣可以寫成基態(tài)的糾纏度可以通過計算對數(shù)負(fù)度來量化[75,76]。對于由密度矩陣ρ描述的二體系統(tǒng),對數(shù)負(fù)度可以定義為

圖2-2:當(dāng)耦合強度分別取(a)g/ωr=0.2和(b)g/ωr=0.5時,系統(tǒng)在簡并兩諧振子情況下基態(tài)的概率幅分布情況。

在本節(jié)中,我們通過計算對數(shù)負(fù)度來研究該系統(tǒng)中的基態(tài)糾纏。對于諧振子系統(tǒng),如果耦合足夠弱,即g?{ωa,ωb},則兩個諧振子之間的相互作用哈密頓量可以通過旋轉(zhuǎn)波近似約化為,從而系統(tǒng)的激發(fā)數(shù)守恒。在這種情況下,系統(tǒng)的基態(tài)是兩個真空狀態(tài)的直積,其中不包含激發(fā)。在存在反旋轉(zhuǎn)項的情況下不是....

本文編號：4038591