腔量子電動力學中的自旋壓縮問題研究.pdf

1、自旋壓縮態(tài)是一種抑制某個自旋分量漲落的量子關聯(lián)態(tài)。該自旋壓縮態(tài)不但與多體糾纏具有本質(zhì)聯(lián)系，而且在原子干涉儀和高精度原子鐘上具有重要應用。因此，制備自旋壓縮態(tài)已成為量子信息和量子計量中的一個核心研究內(nèi)容。獲得自旋壓縮態(tài)的關鍵是如何構建單軸扭曲哈密頓量HOAT=qJ2x和雙軸扭曲哈密頓量HOAT=q(J2x-J2y)。對于相同的初始態(tài)，單軸扭曲哈密頓量產(chǎn)生正比于N-2/3的最大壓縮因子，而雙軸扭曲哈密頓量所產(chǎn)生的最大壓縮因子，其標度變?yōu)镹-

2、1。
　　控制原子系綜與單模光子的集體相互作用是獲得自旋壓縮態(tài)的一條重要途徑，因為在該系統(tǒng)中腔模的光子可以誘導構建單軸扭曲哈密頓HOAT=qJ2x中的非線性自旋-自旋相互作用。但是，傳統(tǒng)的二能級原子系綜與光子集體相互作用強度很弱，而且不易調(diào)控。因此，在實驗中還不能取得預期的自旋壓縮。本論文將在當前實驗的基礎上，提出可以大幅度提高自旋壓縮的兩個方案。具體如下：
　　1.考慮四能級原子系綜與單模光子和經(jīng)典拉曼激光的集體相互作用，

3、在絕熱近似下，得到可以獨立調(diào)控反旋波項（包含強度和相位）的廣義Dicke模型。數(shù)值結果顯示，該反旋波項將有力地提高原子的自旋壓縮。同時發(fā)現(xiàn)，原子和光場的正負失諧對自旋壓縮有重要影響。
　　2.考慮六能級原子系綜與雙腔場和兩對經(jīng)典拉曼激光的集體相互作用，實現(xiàn)獨立可調(diào)參數(shù)的雙軸自旋哈密頓量H=q（J2x+ΧJ2y）+ω0J。通過選取合適的參數(shù)，可以獲得產(chǎn)生較大壓縮因子（標度為N-1）的雙抽扭曲哈密頓量HOAT=q(J2x-J2y)。另