马尔科夫近似下矩形波导中两全同原子在单激发空间的纠缠动力学

来源 :湖南师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:troy003
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量子纠缠是量子力学最显著的特征之一,也是量子信息的重要资源。毫不夸张地说,没有量子纠缠就没有现在的量子信息。纠缠的产生,保存和控制在量子网络,量子密钥分配,量子模拟计算中显得尤为重要。而量子纠缠对系统和环境的相互作用强度,系统的初态都是十分敏感的。如果改变系统和环境的相互作用的参数或者改变初态,原子间纠缠的演化也会发生变化。  本研究在无限长矩形波导里放入两个全同的二能级原子,在单激发子空间中讨论双原子之间的纠缠。因无限长矩形波导中存在TM模和TE模,我们假设原子偶极矩沿z方向,这使原子只与波导中的TM模耦合。无限长波导的色散关系是非线性的,存在多个截止频率Ωj(j=1,2…)。只有原子跃迁频率高于最低截止频率Ω1时,原子才能与TM模发生作用。在马尔科夫近似下,我们发现不同的原子间距z0诱导位相φj的变化。如果原子跃迁频率ωa小于截止频率Ω1,原子间的纠缠保持初始值不变。如果ωa满足Ω1<ωa<Ω2,原子只与一个TM横模发生耦合。若初始时刻原子1处在激发态,而原子2处在基态,当位相取φ1=nπ时,原子间纠缠随时间从0开始增加,增大到50%时不再发生变化,因为存在与光场解耦的暗态。当位相φ1≠nπ,纠缠从0开始先增大后减小,且不同的位相φ1对纠缠的产生和流失速率不同。当两原子初始状态为最大纠缠态时,若位相φ1=2nπ+π,叠加态不随时间演化,纠缠始终能保持在最大值。若取其他位相,我们发现纠缠都是从最大值开始不断流失至0,不同的位相也会加快或者减缓纠缠的流失速率。如果原子跃迁频率ωa继续增大,当满足Ω2<ωa<Ω3时,原子会与两个TM横模耦合。若两原子初始状态为1处在激发态,而原子2处在基态,纠缠从0开始先增大后减少,不同的位相φ1和φ2都会对纠缠流失速率有影响,因此纠缠变化速率比单模的要快。当位相取φ1=nπ时,一段时间后由位相φ1引起的纠缠不再变化,只有位相φ2影响着纠缠,因此纠缠流失速率比φ1≠nπ要小得多。在双模里考虑初始状态是最大纠缠态时,我们发现纠缠都是从最大值不断减少至0,双模的纠缠流失比单模的要快。如果位相取φ1=2nπ+π时,位相φ1对纠缠流失起到了完全抑制作用,故双模的纠缠流失要比其他相位的慢得多。由此可得:双原子间的纠缠不仅和两原子位置有关,还与选择的初态,相互作用的模数相关。
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