关于不同系统中Casimir效应的相关研究

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:likezzz21cn
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
Casimir效应是相距微纳米的两物体之间的相互作用,是一种源于物体边界附近的电磁场零点能涨落的宏观量子现象。该效应可细分为静态Casimir效应、动态Casimir效应和Casimir-Polder力。动态Casimir效应是真空中量子场边界条件发生变化导致系统中虚量子涨落转化为实光子对的现象。由于该光子对在实验中表现出了量子失协、量子纠缠、量子导引等量子特性,因此动态Casimir效应被认为是一种重要的量子技术资源,如量子计量、量子密码学等。Casimir-Polder力是中性可极化粒子与物体之间的长程相互作用。受原子的初态、导体板的材料性质、介质等因素的影响,Casimir-Polder力可以是吸引力也可以是排斥力。因此,Casimir-Polder力在微机械系统中的研究和应用被广泛关注。在本文中,我们研究了动态Casimir效应中量子关联的耗散演化,并研究了不同初态的二能级原子与含有电介质的一维输出耦合腔之间的动态Casimir-Polder力。具体研究内容如下:首先,基于产生动态Casimir效应的超导电路实验装置,本文研究了温度为4K的热库环境下,动态Casimir效应中的量子纠缠和高斯干涉功率。首先通过耗散演化主方程推导出动态Casimir效应耗散演化的具体表达式,根据该表达式得到具体形式的Peres-Horodecki Separability(PHS)判据和高斯干涉功率。然后采用PHS判据判断系统在不同条件下的状态是否处于纠缠态,并分析了各种参数对纠缠的影响。最后利用高斯干涉功率分析了系统在不同参数条件下的非经典特征。通过两者之间的对比,我们发现纠缠对于耗散非常脆弱,而耗散对高斯干涉功率的影响相对较小。其次,在上述工作的基础上,我们研究了热平衡环境下动态Casimir效应中的Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)导引和隐形传态保真度。在研究过程中,考虑了两个环境,一个是产生动态Casimir效应的样品环境,另一个是与样品环境耦合的传输线,即热库环境。在热库环境温度与样品环境温度相同的条件下,我们讨论了温度、失谐、驱动振幅及阻尼作用对退相干的影响。结果发现EPR导引和保真度在低温下损失较慢,驱动振幅对EPR导引没有影响,失谐和非对称的阻尼对EPR定向导引的影响较大。在热库环境温度远远高于样品环境温度的条件下,我们发现EPR导引和保真度对不同程度的非对称热噪声的敏感度不同。因此选择合适的非对称噪声信道对保护EPR定向导引非常重要。另外,通过EPR导引和保真度之间的对比,我们得到了该系统中更适合用于量子隐形传态的定向导引,并发现双向可操纵态永远适用于量子隐形传态。最后,本文研究了不同初态的二能级原子与含有电介质的一维输出耦合腔(介质腔)之间的动态Casimir-Polder力。我们利用微扰理论计算出叠加态原子与介质腔之间动态能移的解析表达式。在此基础上,分别得到了基态和激发态原子与介质腔之间的动态Casimir-Polder力,并通过数值分析对两者进行了比较。结果表明,在往返时间前,基态和激发态原子在介质腔中的Casimir-Polder力大小相等,性质(吸引或排斥)相反;在往返时间后,激发态原子的力比基态约大三个数量级。另外,激发态原子在介质腔中的Casimir-Polder力随原子所处位置呈振荡行为,且腔中存在多个Casimir-Polder力为零的平衡位置。然后我们得到了不同初态原子与介质腔之间相互作用力的含时表达式,讨论了相互作用力与位置的关系以及相对介电常数和原子跃迁频率对平衡位置的影响,并分析了相互作用力与原子初态的关系。结果表明,叠加态原子与位置的关系和激发态原子类似,且平衡位置主要受相对介电常数和原子跃迁频率的影响。另外,通过选择合适的初态,也能使原子与介质腔之间的相互作用力为零。因此,我们可以通过改变原子位置、电介质、原子跃迁频率以及原子初态来控制或者消除Casimir-Polder力在实验上和器件中的影响。
其他文献
随着近年来国家对义务教育越来越重视,如何完善初中教学管理,提升教学水平也成为学校与教师关注的重点。教学管理是对学校、教师、学生进行合理规划的过程,能够提升教师教学水平,培养学生综合能力,促进教学环境的良好发展。初中正是学生步入青春期的时候,其学习与心理都经历着重大转折的时期。因此,在初中教学管理中,教师不仅要关注学生的学习情况,还要关心学生的身心健康,让学生能够在初中养成良好的学习习惯。本文从校园
本文利用动力学模型的方法,探究环境驱动下的浮游植物生长机制.主要研究工作如下.环境随机性是无处不在的,而环境随机性对浮游植物生长的影响机制尚不明确.为此,本文建立了受环境随机性影响的浮游植物生长模型.定义了随机生态再生指标用于刻画系统的全局动力学.数值模拟揭示了环境随机性、温度、光照强度及营养盐含量对浮游植物生长的影响.研究表明,环境随机性对浮游植物生长具有抑制作用.通过假设检验及区间估计等统计学
里德堡原子间的相互作用为人们在少体和多体物理以及量子信息应用的研究领域中探究中性原子提供了很多的可能性。这种长程相互作用衍生出许多有趣的效应,其中就包括里德堡阻塞效应。这种效应可以在很小体积内阻止多个里德堡原子同时被激发到里德堡态上。人们基于里德堡阻塞效应,从理论和实验上实现了与各种各样量子信息科学相关的工作,比如量子计算,纠缠态制备,量子算法,量子模拟器,量子中继器。另外,将里德堡原子的相互作用
本文主要研究大气海洋中具有旋转效应与分层效应的Boussinesq方程组的三尺度奇异极限问题,具体如下:第一章介绍Boussinesq方程组与相关的旋转流体方程组的研究背景与研究现状,并简要介绍拟线性对称双曲方程组奇异极限问题的数学理论.第二章考虑周期区域上无粘性Boussinesq方程强解的旋转占优极限(Rossby数是Froude数的高阶无穷小)与分层占优极限(Froude数是Rossby数的
VEGF是血管内皮生长因子家族的一员,通过其受体VEGFR1和VEGFR2调控血管内皮细胞的增殖和分化,调节血管的发育,维护内皮细胞的存活。肺是血管最丰富的器官之一。VEGF是重要的肺发育和功能的重要生长因子,在肺发育和肺功能中起着重要的作用,但是目前用于研究肺发育的动物模型还非常有限,研究VEGF表达量与肺发育之间的关系还非常困难.h SPC启动子被广泛应用于肺上皮特异的转基因表达,研究中,我们
人类活动干扰以及全球气候变化等因素导致草地退化日益严重、草地功能不断降低。如何维持和提高草地生产力,实现草地生态系统的可持续性是当前草地科学面临的重大问题。放牧是草地管理的重要措施,同时也是导致草地退化和生产力降低的主要根源。家畜放牧通过采食、践踏以及排泄物返还改变植物、土壤等多个途径对草地生产力产生重要影响。深入理解家畜放牧对草地生产力的调控机制是实现草地可持续性管理与利用的重要理论基础。随着全
青藏高原是世界最高的高原,有世界屋脊和第三极之称,青藏高原在中新世晚期和上新世晚期之间达到了现在的高度,海拔的升高使得青藏高原拥有着独特的环境条件和丰富的物种资源。然而由于其特殊的地理位置导致的极端环境条件和交通不便,使得该地区真菌物种资源的调查严重不足。本课题组自2015年专注于西藏大型真菌的资源调查工作。在此过程中我们发现,西藏高山草甸带,尤其是海拔4000米以上地区的植被主要为高山灌木、高山
人类活动造成的全球持续变暖导致降水格局发生剧烈改变。其中,降水量改变将显著地影响以水分和氮素为限制因子的温带草地生态系统的结构和功能。草地约占我国国土面积的40%以上,在陆地生态系统氮循环中起到至关重要的作用。氮循环在生物地球化学循环中地位突出,与人类生活密切相关,其过程在很大程度上依赖于微生物驱动的氮素转化。降水变化对生态系统氮循环功能的影响主要受到土壤微生物的调控作用,但其内在响应与调控机制尚
过去一个世纪的气候变暖对极端气候事件的频率、强度、空间范围和持续时间都产生了重大影响,未来该现象将会在全球范围内持续增加。位于中国北部边疆的内蒙古是典型的干旱和半干旱气候过渡带,拥有森林、森林草原、荒漠草原、典型草原和沙漠等多种植被类型,但其生态系统极为脆弱。全球气候变暖导致内蒙古的极端气候事件不断增加,对该区域的植被动态产生了较大影响。因此,科学分析不同时空尺度极端气候事件对植被物候的影响以及预
科学技术的发展和气候的迅速变化导致各领域中系统的不确定性,比如,生态、金融、信号处理、流行病学、电信等。这些系统的结构可能经历突变。为了控制这种不确定性,包括了连续动力学行为和离散事件的具有马尔科夫切换的随机微分方程又称切换扩散系统被广泛的应用,其稳定化是自动化控制领域中关注的热点问题之一。为了节省时间和成本,基于离散时间观测的反馈控制被用来稳定切换扩散系统。很多物理系统中总是观测到控制响应的滞后