结构化光场环境中的量子速度极限

来源 :苏州科技大学 苏州科技学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ASINLU
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本文主要以结构化光场环境中的原子系统为研究对象,讨论三种典型退相干过程(振幅阻尼、相位阻尼和一般退极化)对量子态演化速度极限的影响,从而为开放系统的精密量子度量提供理论基础。我们提出了基于迹间距方法的量子速度极限判据,其中研究工作主要包含以下三个方面:  首先,以Lorentzian频谱光场为例,我们考虑了具有振幅阻尼的Jaynes-Cummings原子-光场模型,发现当原子跃迁频率与光场中心频率存在强失谐时,环境与系统之间弱耦合作用可加速量子态演化,而强耦合作用能减缓量子态演化。我们又研究了具有相位阻尼的自旋-玻色子模型,在Ohmic-like频谱环境中,当增加截断频率或者超欧姆情形时,系统演化过程可以得到明显加速。研究结论表明:开放系统的量子加速潜质与能量或信息流动有关,可以用环境记忆能力(非马尔科夫效应)来解释。  然后,我们考虑受外场调控的原子与光场模型,得到了开放系统的一般退极化过程。本文讨论了可调外场和环境温度对量子速度极限的影响。在改变外场强度时,我们能够观察到量子态演化从非加速到加速的转变。在Lorentzian频谱光场中,有限低温环境能促进量子态的加速演化。但是,在Ohmic-like频谱环境中,环境温度对量子速度极限影响不大。从理论上,我们可以实现低温环境中的单比特量子态演化加速。  最后,本文研究含有多体量子纠缠的N个原子系统在三种典型的退相干过程中的量子速度极限。我们发现在振幅阻尼和一般退极化阻尼环境中,量子纠缠可以促进量子态加速演化。这是因为在这两个退相干过程中,基于多体量子纠缠态的原子系统能量流向的变化非常明显。但是,在相位阻尼环境中,量子纠缠态的演化速度极限没有任何变化。通过严格的数值计算,我们得到量子演化速度随着纠缠原子数目的增加而加快。
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