超强耦合系统中虚光子诱导的量子纠缠研究

发布时间：2025-03-31 23:35

　　近年来,人们对超强耦合系统的理论和实验研究不断加深,这些研究极大地促进了超强耦合领域的发展。当耦合物理系统中的相互作用强度进入超强耦合参数区间时,旋转波近似的条件不再满足,反旋转项必须考虑进来。随着人们对超强耦合系统中反旋转项研究的深入,从而发现了越来越多的新奇物理现象。其中,在超强耦合区间中与反旋转项相关的最有趣的现象之一是虚激发的产生。本文基于超强耦合两谐振子和三谐振子系统,发现了反旋转项能够诱导谐振子之间的量子纠缠且通过虚激发维持这个现象。本文将为基于虚激发的量子信息处理和量子物理学的研究开辟道路。全文的内容由以下几个章节组成:在第一章中,我们首先介绍了光与物质相互作用的发展历程,超强耦合区间的现状和发展状况,以及纠缠态定义和纠缠度度量方法。在第二章中,我们研究了在超强耦合两谐振子系统中由虚激发维持的量子纠缠效应。其中,量子纠缠是由反旋转相互作用项引起的,因此它由虚激发来维持。我们获得了系统基态的解析表达式,分析了平均虚激发数与基态纠缠之间的关系,以及通过计算旋转正交算符的涨落来分析基态的量子压缩现象。我们还研究了在封闭和开放系统的情况下的两个谐振子之间的纠缠动力学。在后一种情况下...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1:耦合两谐振子系统的示意图。两个共振频率分别为ωa和ωb的谐振子通过耦合强度为g的位置与位置相互作用耦合到彼此。参数γa和γb分别是与谐振子a和b连接的热库有关的耗散率。

在这个两谐振子系统中,我们引入宇称算符P=(-1)a?a+b?b,它具有宇称算符的标准属性,例P2=I,P?P=I,和P?=P[19,84]。方程(2-5)中的哈密顿量基于这些关系P?aP=-a,P?a?P=-a?,P?bP=-b,和P?b?P=-b?,在P?HP=H的变换下保....

图2-3:(a)简并两谐振子系统的基态的平均虚激发数和(b)对数负度是比率g/ωr的函数。

可以得到平均虚激发数的表达式根据上一节推导得到的U=exp[π/4(a?b-ab?)],我们分别对a,a?,b,和b?采取U变换得

图2-4:(a)在共振情况ωa=ωb=ωr下,当g/ωr=0.01,0.2,和0.4时旋转正交算符的方差?Xa2(θa)分别作为角度θa的函数。(b)方差?Xa2(π/2)作为共振ωa=ωb=ωr时耦合强度g/ωr的函数。

在系统的基态中两个谐振子a和b之间的纠缠度可以通过计算对数负度来获得。结合方程(2-57),基态的密度矩阵可以写成基态的纠缠度可以通过计算对数负度来量化[75,76]。对于由密度矩阵ρ描述的二体系统,对数负度可以定义为

图2-2:当耦合强度分别取(a)g/ωr=0.2和(b)g/ωr=0.5时,系统在简并两谐振子情况下基态的概率幅分布情况。

在本节中,我们通过计算对数负度来研究该系统中的基态纠缠。对于谐振子系统,如果耦合足够弱,即g?{ωa,ωb},则两个谐振子之间的相互作用哈密顿量可以通过旋转波近似约化为,从而系统的激发数守恒。在这种情况下,系统的基态是两个真空状态的直积,其中不包含激发。在存在反旋转项的情况下不是....

本文编号：4038591