Dicke模型是研究超辐射量子相变的重要模型,未来在量子信息和量子测量等领域有着重要的应用。本论文针对辐射场与原子相耦合的Dicke模型开展研究工作,主要研究了以下内容:考虑Dicke模型的光子-光子相互作用项对超辐射量子相变的影响。热力学极限下,分析Dicke哈密顿量上、下支极化子能量随光和原子耦合强度变化的变化情况,下支极化子本征能量在临界耦合强度处变为零,这成为量子相变的重要标识之一。热力学极限下,解析计算了原子自旋压缩系数,自旋压缩系数可以识别超辐射相变点。相变点随光子自作用强度的增加而增加。解析发现随着光子自作用强度的增加,压缩程度逐渐增加。本文讨论Dicke模型,体积为V的腔内N个二能级原子与单模玻色场作用,研究该QED系统的超辐射相变和自旋压缩。量子相变不同于经典相变,在热涨落影响可以忽略的情况下,是由量子涨落所引起。本文主要关注Dicke模型随着光与原子耦合强度的增大,超辐射量子相变的出现过程,以及压缩自旋态的出现。本文结构如下:第一章,真空态、数态、相干态、压缩态等玻色场量子态中,重点回顾场压缩态;第二章,引出原子自旋压缩态以及量子测量的基本原理。第三章,数值计算Dicke哈密顿量,对于有限而足够大的原子数,Dicke哈密顿量基态宇称守恒,Dicke哈密顿量基态不简并,并且光场相干态粒子数符合泊松分布,截断数可以取有限值,从而可以用二维格点表示希尔伯特空间基矢;在临界耦合区域附近出现减弱的波动(variance),非经典压缩量子态。随着耦合强度慢慢变强,原子与场子系统都将变为高混合态。第四章首先回顾量子相变,Dicke模型的超辐射量子相变,解析计算热力学极限下的Dicke模型,并分析了光子自作用强度D取不同值时,原子自旋压缩的变化趋势。