光与多原子相互作用中的量子特性研究

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本文从双原子与光场相互作用系统的哈密顿量出发,考虑环境的影响附加系统的主方程描述,分别获得了两能级全同双原子体系与非全同双原子体系在Raman相互作用下的完整理论描述,经过严格的理论推导,获得了系统密度算符的解,讨论了如下特性。  一、本文在讨论与纠缠原子有关的应用问题时,发现利用原子之间耦合需要屏蔽周围环境影响作用,使得耗散与去相干效应达到可以忽略不记程度。二、本文把环境看成由原子周边连续分布的电磁场构成,其引发的去相干效应会导致系统有效信息的损失。研究发现多原子体系自发辐射,其原子偶极子间的相互作用会对系统自发辐射有两种不同的影响,有增强又有减弱。减弱效应使得系统自发辐射谱线线宽减小。这种减弱效应意味着多原子体系的去相干速度可以比单原子体系慢,这对于量子信息技术应用有利好作用。三、研究了体系中偶极子相互作用导致的纠缠。研究发现偶极子相互作用的对称与反对称特性对体系量子信息特性的衰减率有不同的影响。在全同双原子小尺度模型中,反对称态与外场和环境作用有退耦现象,其引起的衰减可以忽略。两个非全同原子体系偶极子相互作用和不同的衰减率可以改变双原子系统的力学性质。这样通过控制衰减率来抑制反对称态自发辐射对全同原子体系和非全同原子体系都有是非常有效的;而纠缠叠加态的互相作用只有在有不同自发辐射率的非全同原子体系中才有可能存在。  总之,本文研究了光与多原子相互作用中的量子特性,发现了该体系中的一些在量子信息技术的发展中有用特点和特性,本文在主方程理论的推广和应用方面以及对于系统中一些量子特性发现,对于信息处理、密码学以及量子技术的发展等有重要的理论和实际应用的指导意义。
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