光和原子相互作用中的熵壓縮.pdf

1、壓縮效應是量子光學中一種重要的非經(jīng)典效應，其在量子信息處理中有非常重要的應用。傳統(tǒng)的壓縮效應的研究是從海森堡不確定關系出發(fā)，用均方根偏（方差）差來度量物理量的量子起伏。但是，方差只包含了系統(tǒng)密度算符的二階統(tǒng)計矩，因此在很多時候不能精確的度量光場和原子的量子起伏。一種更好的方法是使用量子熵來描述系統(tǒng)的量子起伏，因為量子熵包含了密度算符的所有統(tǒng)計矩，因此對量子起伏的描述更精確。本文分別介紹了光場和原子的熵壓縮的定義，光和原子相互作用的模型，

2、并求解出了k光子Jaynes-Cummings(JC)模型的光場和原子密度算符。詳細討論了k光子JC模型中光和原子的熵壓縮。
　　對k光子JC模型中光場熵壓縮的研究發(fā)現(xiàn)，當光場平均光子數(shù)較小時，光子躍遷數(shù)越大，光場的位置熵壓縮越強。但是當平均光子數(shù)較大時，不存在此規(guī)律。當k2k≠時，平均光子數(shù)n越大，光場的位置熵壓縮越弱。原子的初態(tài)也對光場的熵壓縮有一定的影響。對單光子JC模型，原子初始時刻處于基態(tài)時，光場具有最大的位置熵壓縮。此

3、外，通過對比光子JC模型光場的熵壓縮和方差壓縮可知，當光場呈現(xiàn)出方差壓縮時，其一定呈現(xiàn)出熵壓縮。但是當存在熵壓縮時，卻不一定存在方差壓縮。k
　　另一方面，對光子JC模型中原子熵壓縮的研究發(fā)現(xiàn)，當原子反轉(zhuǎn)kS=0的z時候，一定存在熵壓縮而不存在方差壓縮。越大，原子反轉(zhuǎn)的回復時間越短，壓縮因子隨時間的起伏越劇烈，準周期越短。需要特別注意的是，kt2Rk=時，原子變量存在較好的周期性，其周期為。當πk≠時，平均光子數(shù)n越大，壓2縮因子