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二能级原子与辐射场相互作用的探讨

1无辐射场时原子处于两能级间的几率 为讨论原子与辐射场相互作用的简单起见.假定所讨论的原子系统只有两个能级,而辐射场也是在此二能级间引起跃迁的.当不存在辐射场时,此二能级系统是一个保守系统,那么能级本征值和本征函数由定态薛定愕方程确定:其中 H(q)是孤立系统不含时间的哈密顿算符。 此系统的波函数为。式中U。、U。分为本征值为E。、E。的本征函数.a、b是与时间无关的常数,由初始条件所决定。按韦斯科夫方法把衰减常数r。和r。引人波函数以考虑衰减作用,则二能级系统的波函数为:系统处于a能级的几率为:可见,原子处于两个能级上的几率按指数规律衰减,其寿命是y。的倒数.2有辐射场时原子处于两能级间的几率 若考虑外加含时激扰对系统的影响,此时必须用与时间有关的激扰理论来处理此相互作用,此时薛定愕方程变为其中,b。是未扰动系统的哈密脉符(包括能在内),而H砌即动的哈故算符. 按徽扰理论方法,假定受微扰系统的波函数是孤立系统未扰动本征函数的线...  (本文共4页) 阅读全文>>

《原子与分子物理学报》2000年01期
原子与分子物理学报

两个二能级原子与真空辐射场相互作用中的偶极平方压缩

1 引言由于压缩光场态在某个正交分量上具有比真空起伏更小的量子噪声,从而有可能在光通讯、引力波检测等领域中获得应用,压缩光场的研究已成为八十年代以来量子光学领域中重要的前沿课题[1]。近年来,有关原子与辐射场相互作用过程中原子态的动力学行为亦引起了人们极大的兴趣。Walls等人[2]首先将光场的压缩概念推广到原子系统,在研究单光子共振荧光系统时,引入了原子偶极压缩的概念。当原子的某一偶极矩分量的涨落低于量子噪声极限时,则称原子被压缩。已经证明[3],压缩的原子可以辐射压缩光。因此,研究原子压缩具有实际的意义。一些能够产生于描述单原子-场相互作用的JaynesCummings模型[4]中的原子压缩效应已被广泛研究[5~8]。原子压缩的概念亦被人们作了多种推广[9,10]。Ficek等人[9]在研究双原子共振荧光时,提出了原子偶极平方压缩的概念,即当原子的某一偶极矩平方分量的涨落低于相应的量子噪声时,则称存在原子偶极平方压缩。尽管若...  (本文共5页) 阅读全文>>

《商丘师范学院学报》2000年06期
商丘师范学院学报

两个两能级原子与热辐射场Raman相互作用过程中原子的动力学特性

0 引 言两能级原子作为两态系统能用于量子通讯和量子计算 ,因此引起了物理学家和计算机专家的广泛关注[1~ 4 ] .对于两能级原子与各种场的相互作用 ,一些学者作了有成效的工作[5~ 8] .而在量子计算中 ,人们格外关注的是将两能级原子作为量子位时 ,当它处于外部环境 (比如热库 )中 ,环境与两能级原子的作用对原子状态变化产生什么影响 .最近 ,陈平形等用Markoff近似 ,推导一个两能级原子 (量子位 )处于任意温度的热库 (环境 )中的主方程 ,并讨论由于量子振幅阻尼引起的消相干 (decoherence) [9] .作者针对两个两能级原子置于热库 ,当计及原子间偶极相互作用时 ,通过研究两个原子约化密度矩阵 ,分析了原子状态消相干规律 .一般而言 ,当两个原子靠得很近时 ,两原子与光场的耦合常数可以认为是相同的 .如果两个两能级原子置于外部环境热库中 ,热库用热辐射场描述 ,本文考虑两原子偶极间的作用 ,对两原子与...  (本文共3页) 阅读全文>>

《衡阳师范学院学报》2007年06期
衡阳师范学院学报

辐射场与二能级原子相互作用的量子逻辑功能

1引言处理辐射场与原子相互作用可以在不同层次的理论框架进行,典型的有:(1)经典理论,即辐射场由Maxwell方程来描述,而原子(核与电子)遵从经典运动方程。(2)半经典理论,即将辐射场用Maxwell方程按经典模型来处理,而将原子或电子按遵从量子力学的Schr dinger方程来处理,我们所讨论光的辐射与吸收的跃迁理论就是采用这种方法;(3)全量子理论,即辐射场与原子(电子)均被量子化[1]。Jaynes-Cummings模型(简称J-C模型)是反映原子与辐射场相互作用的精确可求解的理想模型[2-4]。近年来,作者研究了量子化的辐射场中的二能级原子的量子相干性[5-8],得到了一些比较重要的结论。量子逻辑门是量子计算机最基本的构造单元之一,是实现量子计算的坚实基础[9-14]。量子逻辑门作用于输入量用一个幺正算符U来描述,即输入量的态矢由|ψ(0)变成|ψ(t)=U|ψ(0)。量子计算的显著特点是相干叠加及幺正变换性,而幺正变...  (本文共4页) 阅读全文>>

《南昌大学学报(工科版)》2000年02期
南昌大学学报(工科版)

两个二能级原子与双模场相互作用的压缩效应

1 引言关于初始处于最高激发态的各能级结构的单原子与腔场相互作用的非线性非经典特性的研究已成为人们研究的热门课题〔1,2〕近来,已将对单原子体系的研究推广至二原子体系〔3〕,这使人们对J-C模型的理论研究更具有实际意义〔1〕,在两原子与腔场相互作用的研究中,得到了许多与单原子体系不同的量子动力学性质及统计规律〔4〕本文继续研究两个二能级原子与双模场多光子相互作用过程中,场的压缩随一步多光子过程的变化规律,分析了两个无关联腔模的强度及原子耦合系数的变化对光场压缩的影响,揭示了场的压缩与二阶相干度的内在联系2 理论模型考虑如图1所示级联结构的两个二能级原子模型|a〉,|b〉和|c〉,|d〉分别为原子Ⅰ和原子Ⅱ的上下能级,原子Ⅰ的能级跃迁与腔模Ⅰ相联系,原子Ⅱ的能级跃迁与腔模Ⅱ相联系,该双原子体系与腔场相互作用的哈密顿量在旋波近似下可表示为HⅠ=λ1a+m1σ1+λ′1am1σ+1+λ2a+m2σ2+λ′2am2σ+2(1)其中a+1...  (本文共6页) 阅读全文>>

《量子光学学报》2008年03期
量子光学学报

两能级原子与热辐射场Raman相互作用时原子量子态保真度

0引言两能级原子作为两态系统能用于量子通信和量子计算,因此引起了物理学家和计算机专家的广泛关注[1,2]。对于两能级原子与各种场的相互作用,一些学者作了有成效的工作[3-8]。量子计算中,人们格外关注的是将两能级原子作为量子位时,当它处于外部环境(比如热库)中,环境与两能级原子的作用对原子状态变化产生什么影响。文献[9]用M arkoff近似,推导一个两能级原子(量子位)处于任意温度的热库(环境)中的主方程,并讨论由于量子振幅阻尼引起的消相干(decoherence)。作者针对两个两能级原子置于热库,当计及原子间偶极相互作用时,通过研究两个原子约化密度矩阵,分析原子状态消相干规律[10]。量子计算过程实际上就是量子系统的动力学演化过程或量子信息的传递过程,而量子态的传递必然要考虑保真度的问题。保真度是量子信息在传输过程中保持原来状态的程度,是评价信息传播质量的一个重要参数。在量子光学和量子信息领域中,人们已经研究量子态传播过程和...  (本文共5页) 阅读全文>>