两个耦合二能级原子与单模热场相互作用系统中不同量子特性的研究

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本论文重点围绕两个二能级原子与单模热场相互作用系统的量子特性展开,讨论了不同初始条件下系统的量子纠缠、量子相干性、线性熵、量子关联以及经典关联的时间演化,具体内容如下:1.我们简单介绍了量子纠缠、量子相干性(Cl1)、线性熵(S)、量子失协(QD)、几何量子失协(GQD)以及经典关联(CC)的概念。2.利用全量子理论研究了两个二能级原子与单模热场相互作用的简单模型(其中第一个原子是孤立的,另一个原子与单模热场相耦合,该热场为一个小微外环境),通过对该模型进行精确求解,探究小微外环境对两个相互作用二能级原子系统量子特性的影响。通过研究量子纠缠和相干特性的时间演化,讨论了相关耦合常数及环境有效温度对有关物理量演化的影响。结果表明:在这一系统中,可观察到两个原子间量子纠缠的突然死亡和再生的现象,分别对应弱耦合及强耦合情况,当平均光子数取不同值时,相干性及原子的线性熵随时间变化将呈现不同的演化规律。3.运用量子纠缠、量子关联与经典关联的概念及全量子理论方法,在一定条件下,研究了两个耦合二能级原子与热场相互作用系统中量子纠缠、量子失协、几何量子失协和经典关联的演化特性。分析和讨论了初始时刻两原子处于分离态时,原子与热辐射场耦合强度、热场平均光子数对系统中两原子间量子纠缠、量子关联和经典关联演化特性的影响。结果表明:在原子与热场耦合作用较弱时,随热场平均光子数的增大,两原子间的量子纠缠、量子关联的演化呈现突然死亡和再生现象,在长时域上表现为幅值逐渐减小的塌缩--复原过程,经典关联的演化表现为稳定的振荡形式;在原子与热场耦合作用较强时,随热场平均光子数的增大,量子纠缠、量子关联的变化仍会呈现突然死亡和再生现象,在长时域上四个量都表现为无规振荡形式,取值均明显减小,且发现在量子纠缠为零的时域上,明确存在着其它量子相关现象。4.研究了两个耦合二能级原子与单模热场相互作用系统中纠缠、量子关联和经典关联的时间演化行为。在模型中,一个原子处于孤立状态,另一个原子与一个小微外环境(单模热场)耦合。深入分析和讨论了热场的平均光子数、原子—场耦合强度和强度关联耦合系数对这四个量演化行为的影响。结果表明:在一定的时间间隔内,系统会出现不同关联的突然死亡和再生现象,并且可以观察到除纠缠以外的量子关联。各种关联的最大值随着平均光子数、原子—场耦合强度和强度关联耦合系数的增加而降低,且各种关联的演化强烈依赖于这三个参数。另外,在观测时间范围内,经典相关的时间演化与量子关联的时间演化并不一致。
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