兩能級原子與腔場耦合系統的數值解以及反旋轉波效應

《兩能級原子與腔場耦合系統的數值解以及反旋轉波效應》是依託重慶大學，由張瑜瑜擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：兩能級原子與腔場耦合系統的數值解以及反旋轉波效應
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張瑜瑜
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

本項目擬從理論上研究兩能級原子與腔場相互作用系統的數值解，並從量子信息角度討論原子與腔場反旋轉波作用對系統量子糾纏以及量子相變性質的影響。研究主要分二個階段：首先，發展玻色相干態方法，給出有限震盪模式腔場與一個兩能級原子考慮反旋轉波作用系統的數值解，從理論上解釋實驗中強耦合參數下旋轉波近似失效的數據結果，分析反旋轉波作用對能級移動，粒子數不守恆的影響，揭示反旋轉波在強耦合系統中的物理效應。第二階段，主要研究兩能級原子在多模式玻色腔場系統的量子糾纏及其動力學性質，分析基態原子與腔場間的von Neumann熵與多體系統量子相變臨界現象，以及兩個糾纏的原子在有限時間出現的量子糾纏死亡現象，得到反旋轉波作用下量子糾纏的演化特徵，解釋反旋轉波效應與旋轉波近似結果存在明顯的差別。本項目緊密結合實驗，不但對量子固態計算和量子通訊實驗有重要作用，而且有助於理解光與物質相互作用多體系統的物理規律。

結題摘要

本項目主要研究單個兩能級系統與單模玻色腔相互作用的反旋轉波效應，以及多個兩能級原子系統的量子相變物理性質。具體研究內容包括單個量子比特與諧振腔耦合系統中Rabi分裂和動力學震盪以及能級移動的反旋轉波效應、外加磁場下的磁通量子比特量子Rabi模型的解析解、用quantum discord研究多個兩能級原子與單模腔耦合系統Dicke模型發生二級量子相變的性質以及實際系統發生相變的可能性、以及多模式震盪聲子與電子相互作用系統的準量子相變行為。研究結果提出了一種一般的旋轉波近似解析方法，能譜結構與實驗吻合很好，且可以在較強耦合區域給出很好的反旋轉波現象。從量子信息角度研究兩能級系統的量子相變奇異行為，同時分析量子關聯與經典關聯的差別，並考慮實際原子間的相互作用分析能夠發生量子相變的可能性。發表相關SCI論文6篇，這系列研究成果發表在Phys. Rev. A, J.Phys. B等期刊上，得到了固態量子計算，量子光學和凝聚態理論領域的關注。