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量子纠缠态是量子力学最显著的特征之一,是量子信息领域一个非常重要的资源,它在量子信息处理中的量子隐形传态、量子编码及量子纠错、量子密钥分配和量子计算中具有重要应用。量子纠缠态度量也是人们研究的课题之一。近年来人们利用腔量子电动力学方法提出了多种两粒子和多粒子纠缠的制备方案。很多人研究了各种模型中原子间纠缠的特性。光子的反聚束效应是光场的一种典型的非经典效应,也是近年来光子统计中最引人注目的新现象之一。这种量子效应不仅在揭示光的量子本质方面起着重要的作用,而且还在光通信、微弱信号检测、人类视觉系统研究等方面有着潜在的应用前景,因此关于光子反聚束效应的理论研究,一直是量子光学领域的一个非常热门的研究课题。近年来,很多理论模型中的光子反聚束效应都得到了广泛的讨论。
对于J-C、T-C模型中原子间的纠缠及光场的非经典性质,已经有了很多研究。在本文中,我们设计了另一新的模型:两个初始时纠缠的原子(原子1、2)之一(原子2)和另一分离原子(原子3)在单模腔中与粒子数场发生相互作用。我们主要研究了这一系统中原子纠缠的演化和光场的反聚束效应的有关问题。论文的主要内容包括下面三部分:
1.首先介绍了场和原子相互作用的两个典型模型:J-C模型和T-C模型。然后介绍了非经典光场和量子纠缠的有关知识。其次,还解释了利用部分转置矩阵负本征值来进行量子纠缠态度量的方法。
2.两个初始时纠缠的原子(原子1、2)之一(原子2)和另一分离原子(原子3)在单模腔中与粒子数场发生相互作用,研究了这一体系中原子纠缠的演化特性。利用部分转置矩阵负本征值的方法,得出了纠缠度与初始时原子的状态、粒子数光场中光子数目、原子与腔场偶极相互作用的耦合常数、原子间偶极-偶极相互作用强度等参量的大小有很强的关联。
3.研究了上述系统中光场的反聚束效应。对二阶相干度在不同光子数、原子1、2初始纠缠度、原子3初始态矢量中激发态系数情况下,随时间演化的特性用图形的形式给了出来。通过对图形进行分析得出,随着光子数的增多,光场的非经典性质明显增强;在光子数为零时,光场的非经典性质随原子1、2初始纠缠度、原子3初始态矢量中激发态的系数的增大而减弱,随原子2、3与场之间的耦合常数g与原子偶极-偶极相互作用强度Ω的比值的增大而增强。