原子與耦合腔相互作用系統(tǒng)中原子布居數(shù)的演化

吳亞女

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原子與耦合腔相互作用系統(tǒng)中原子布居數(shù)的演化

吳亞女

（漳州工業(yè)學(xué)校，福建 漳州 363000）

研究兩個二能級原子分別與耦合腔A和B相互作用系統(tǒng)中原子布居差隨時間演化規(guī)律。討論腔場間的耦合強(qiáng)度變化對原子布居差演化的影響。研究結(jié)果表明：隨腔場間耦合強(qiáng)度的增強(qiáng)，原子布居差隨時間演化的行為經(jīng)歷從不規(guī)則振蕩到呈現(xiàn)周期性振蕩的過程。當(dāng)腔場間耦合強(qiáng)度較弱時，原子布居差隨時間演化呈現(xiàn)崩塌和恢復(fù)效應(yīng)。當(dāng)腔場間耦合強(qiáng)度較強(qiáng)時，原子布居差呈現(xiàn)周期性演化規(guī)律。

量子光學(xué)；二能級原子；耦合腔；原子布居數(shù)

1 引言

原子與光場相互作用系統(tǒng)中光場和原子的量子特性的研究一直是量子光學(xué)研究的熱點(diǎn)。至今，人們已利用J-C模型對光場與原子相互作用系統(tǒng)的量子特性作出了大量的研究。如原子布居的崩塌和回復(fù)效應(yīng)[1]，原子算符的偶極壓縮[2-5]，光場的壓縮特性和反聚束效應(yīng)[6]等。另一方面，腔QED技術(shù)和囚禁離子技術(shù)是實(shí)現(xiàn)多比特糾纏態(tài)、量子信息處理和量子計(jì)算等最有前途的技術(shù)。1995年Kimble小組利用腔QED技術(shù)實(shí)驗(yàn)上第一次演示并測量了與量子邏輯門有關(guān)的相移[7]。近十多年來，法國Haroche領(lǐng)導(dǎo)的ENS小組利用腔QED技術(shù)在實(shí)驗(yàn)上成功實(shí)現(xiàn)兩原子EPR糾纏態(tài)[8]、兩腔模的EPR糾纏態(tài)[9]、三粒子GHZ態(tài)[10]和兩比特量子邏輯門[11]等。近年來，人們還提出了許多利用QED技術(shù)進(jìn)行量子態(tài)制備和傳送的方案[11,12]。但在以往利用原子與腔場相互作用系統(tǒng)中，大多集中在原子與非耦合腔相互作用的情況。最近十年來，原子與耦合腔相互作用系統(tǒng)引起了人們極大的關(guān)注。例如，Zheng等人提出一種利用原子與耦合腔相互作用系統(tǒng)產(chǎn)生雙模壓縮態(tài)的方案[13]。Yang等人提出利用原子與耦合腔相互作用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)量子相位門的方案[14]。本文研究了兩個二能級原子分別與耦合腔A和B共振相互作用的情況，討論了系統(tǒng)總激發(fā)數(shù)為1時，原子布居差演化。

2 系統(tǒng)態(tài)矢演化

我們研究如圖1所示的系統(tǒng)。兩個二能級原子1和原子2通過單光子躍遷分別與耦合腔A和B發(fā)生共振相互作用。在旋波近似下，在相互作用表象中系統(tǒng)的哈密頓為

3 原子布居差的演化

4 結(jié)論

圖2 原子1布居差隨時間的演化

圖3 原子2布居差隨時間的演化

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The evolution of the atom’s occupancy in the system of atoms interacting with coupled cavities

WU Ya－n ü

(Department of Electronic Engineering, Zhangzhou Industrial School, 363000, Zhangzhou, China )

We study the one-excitation dynamics for the system comprising two two-level atoms resonantly interacting with two coupled cavities. The evolution of the atom’s occupancy is investigated. The influences of coupling constant between cavities on the evolution of the atom’s occupancy are discussed. The results obtained show that the evolution of the atom’s occupancy displays collapse and revival effect when the coupling constant between cavities is much smaller than coupling constant between atom and cavity, and it displays periodicity when the coupling constant between cavities is much larger than coupling constant between atom and cavity.

quantum optics; two-level atom; coupling cavities; atom’s occupancy

O431.2

A

1673-1417（2011）02-0066-05

2011－04－10

吳亞女(1971－)，女，福建詔安人，中學(xué)一級教師，本科。

（責(zé)任編輯：季平）