原子与耦合腔相互作用系统中的量子失协

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1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．3(2014)030301原子与耦合腔相互作用系统中的量子失协冰李锐奇卢道明(武夷学院机电工程学院，武夷山354300)(2013年8月30日收到；2013年10月22日收到修改稿)本文研究由两个全同的二能级原子和耦合腔构成的系统，利用Dakic等提出的几何量子失协的度量方法，采用数值计算方法计算了系统中两原子间和两腔场间量子失协的演化．讨论了原子间初始纠缠度和腔场间耦合系数变化对几何量子失协演化的影响．研究发现：随腔场间耦合系数的增大，量子失协周期性演化的频率增大；随原子间初始纠缠度的增大，两原子间的关联增强，两腔场间的关联减弱．关

2、键词：量子光学，二能级原子，耦合腔，几何量子失协PACS：03．65．Ud，42．50．DvDOI：10．7498／aps．63．030301同系统中的量子失协作了深入研究[16-26]．研究表引言明量子失协是一个比纠缠更为基本的概念．例如，Dakic等获得了双粒子态存在非零量子失协的充纠缠是量子力学特有的概念，反映了两个或分必要条件，提出了确定量子失协的几何方法【16]．多个子系统间的关联和不可分离性，展现了量子樊开明等利用几何量子失协研究了有阻尼存在的力学不同于经典力学的独特性质．它最早被Ein—Jaynes—Cummings模型中两原子的量子关联动力stein，Podolsky和R

3、osen(EPR)提出_1J_量子纠缠学[17】．Wang等讨论了双Jaynes—Cummings模型长期以来被认为是进行量子信息处理和量子计算中的量子失协[18]．Xu等研究了消相干情况下三粒的核心资源．到目前为止，已对不同原子与光场相子W态的量子失协与量子纠缠之问的关系[26]．本互作用系统，以及不同量子态的纠缠作了大量研文考虑两个二能级原子与耦合腔相互作用系统，应究[2-9】．另一方面，腔量子电动力学(QED)为实现用几何量子失协来研究系统中两原子间的关联动量子信息处理和量子计算提供了物理实验平台，而力学，具体计算了系统中两原子间和腔场间的几何耦合腔系统在分布式量子计算中具有重要应

4、用．因量子失协．研究发现：几何量子失协受腔场问耦合此，近年来耦合腔系统已成为量子光学研究的热门系数变化影响，并与原子间初始纠缠度有关．课题[10-14]．例如，Yin等提出了利用耦合腔系统实现量子态转换和量子逻辑门的方案-1o]．文献fl1]讨论了耦合腔系统中两原子间的纠缠特性．本人2理论模型研究了三耦合腔系统中纠缠的演化[12]．然而，量我们研究的耦合腔模型如图1所示．两个全同子纠缠只是量子关联的一部分，近年来对量子纠缠二能级原子(原子1和原子2)分别被囚禁在单模腔的研究中发现：在一些情况中，虽然纠缠消失了，A和B中．考虑原子与腔场发生共振相互作用的情但仍然存在非经典关联．为了获得量子

5、系统中的况，在旋波近似下整个系统的相互作用哈密顿为量子关联，Ollivier和Zurek引入了量子失协这一物理量来度量量子关联【15]．近年来，人们己对不HI=fl(aAS++0s)+f2(aB8+2+口吉s)福建省自然科学基金(批准号：2011J01018)资助的课题t通讯作者．E—mail：daominglu79@hotmail．corn@2014中国物理学会ChinesePhysicalSocietyttp：／／wulixb．iphy．ac．c礼>，f物理学报Vo1．63，No．3(2014)030301+J(aAa+B+a~aB)．式中i=1，2，3，4时，对应的参数为式中a2，

6、0A(0吉，aB)表示腔场的产生和湮没算等(cosat一cos)，符，s和s~-(i=1，2)表示第i个原子的跃迁算符．(=1，2)表示第i个腔中原子与腔场的耦合系数，一i筹(sinat一sin)

7、，为两个腔之间的耦合系数．Jfl(一日、cosat-cosflt)，一警(鲁sin一鲁sin)，原子1原子2鲁(南sin南sint)，=苦(cosat一cos)，F2=i(nfit-asinat)，腔A腔BG2=百Jr2(cosat-cosfl)，图1系统的框图=等(cosat-cos，假设初始时刻系统的激发数等于1．由于在演化过程中系统的激发数守恒，那么，系统将在以=i(nfit-asina

8、t)，J1)=Ie1)Ig2)10a)10B)，I2)=lg1)Ig2)l1A)10B)，1【2一)cosat-(一)c。s]，=万I3)=lg1)lg2)l0A)l1B)，J4)=Ig1)IE2)10A)10B)为基矢构成的希尔伯特空间中演化．在l)表示G。=鲁(sinsint)，的态中，Iei)(Igd)(i=1，2)表示第i个原子处于激c4=_iJ(flsinat-asinflt)，发态(基态)，而lm)(i=A，B)表示第i