大學(xué)畢業(yè)論文-—原子與光場的熵交換研究.doc

《大學(xué)畢業(yè)論文-—原子與光場的熵交換研究.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)題目名稱：原子與光場的熵交換研究題目類別：研究論文畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：　　　　　日　期：　　　　　指導(dǎo)教師簽名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收

2、集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：　　　　　日　期：　　　　　1引言由于原子與光場間的糾纏特性對研究原子和場量子態(tài)制備以及量子信息處理至關(guān)重要，因而關(guān)于原子與光場間的糾纏特性的研究是量子光學(xué)領(lǐng)域內(nèi)較為活躍的課題之一。Jaynes-Cummings(J-C)模型是描述單模場與原子相互作用的可精確求解的理想模型。

3、它是由Jaynes和Cummings在討論微波激射器時提出的，由單個二能級原子（或分子）與一單模量子化的光場組成的相互作用系統(tǒng)的理想模型，它是描述原子與光場相互作用的一種理想模型。由于對它只需作旋波近似就可精確求解，因此不僅在量子光學(xué)中，而且在激光物理，核磁共振和量子場論等許多問題中都常被采用。電磁場能誘導(dǎo)原子不同本征態(tài)間的許多躍遷，然而最可能的躍遷是令原子只具有兩個非簡并能級：和，這樣的原子稱為二能級原子。二能級原子的本征躍遷頻率為，。當(dāng)它與頻率為的單模輻射場發(fā)生作用時就導(dǎo)致共振躍遷。顯然，二能級原子是一個實際原子的理想模型，它在研究光與物質(zhì)相互作用的理論中起著很重要作用。從概念

4、上說，二能級原子與磁場中自旋為的粒子屬于同一類粒子，所以有時也稱它為自旋為的贗自旋粒子。二能級原子與輻射場相互作用系統(tǒng)的哈密頓量為（1）輻射場的能量由波矢為，頻率為的無窮多模式的光子疊加而成。裸原子的能量由原子贗自旋算符的分量確定，原子與光場的相互作用哈密頓量可以表示為（2）式中第一項反映原子由上態(tài)躍遷到下態(tài)，同時產(chǎn)生一個光子的相互作用過程，第二項表征原子由下態(tài)躍遷到上態(tài)同時吸收一個光子的相互作用過程，第三項對應(yīng)原子躍遷到上態(tài)并發(fā)射一個光子的過程，第四項則描述原子躍遷到下態(tài)同時吸收一個光子的相互作用過程。若在（1）（2）式中略去不保持系統(tǒng)能量守恒的后兩項，則稱為旋波近似，此時系統(tǒng)的

5、哈密頓量成為（3）利用J-C模型可以揭示原子與光場相互作用過程中一系列重要的非經(jīng)典性質(zhì)，如原子布居反轉(zhuǎn)的崩塌與回復(fù)現(xiàn)象、原子與光場的壓縮效應(yīng)以及原子與光場的糾纏特性等。vonNeumann熵自動包含了量子系統(tǒng)密度矩陣的全部統(tǒng)計矩，它既可靈敏的度量量子態(tài)的純度以及原子與光場的關(guān)聯(lián)程度，又可充分展示系統(tǒng)動力學(xué)行為特征。一個量子系統(tǒng)VonNuemnan嫡的定義為:對于兩體量子系統(tǒng)，有下面嫡不等式成立：這里和分別是子系統(tǒng)A和B的約化密度矩陣，是復(fù)合系統(tǒng)的密度矩陣。當(dāng)且僅當(dāng)復(fù)合系統(tǒng)密度矩陣能夠?qū)懗珊偷闹狈e時，不等式式的等號成立。Orszag等研究了J-C模型中原子vonNeumann熵的演化

6、規(guī)律，發(fā)現(xiàn)強相干場驅(qū)動的二能級原子的狀態(tài)在崩塌區(qū)域的某一時刻（即回復(fù)時刻）接近純態(tài)。Phoenix等利用vonNeumann熵考察了J-C模型中原子與場的糾纏。Boukobza等進一步揭示了J-C模型中原子和場的糾纏與它們vonNeumann熵交換間的關(guān)聯(lián)。在1990年Banacloche利用線性熵得到了與Orszag相似的結(jié)論，所不同的是Banacloche僅討論了原子初態(tài)為純態(tài)的情形。原子與光場作用的性質(zhì)不但與環(huán)境有關(guān)，而且與原子模型和光場密切的關(guān)聯(lián)，不同的光場與原子作用將具有不同的非經(jīng)典性質(zhì)。Bekenstein等人給出了灰體輻射場的光子數(shù)分布，引起了人們對灰體輻射場的興趣。

7、灰體輻射場不同于相干場，它處于混合態(tài)，其無序度不僅依賴于腔體溫度，而且與腔體吸收系數(shù)()有密切的關(guān)系。當(dāng)腔體的吸收系數(shù)=1時，腔體稱為絕對黑體，黑體輻射場即為熱光場，其光子數(shù)分布僅由腔體溫度決定。所以灰體場的特殊點在于灰體輻射場不同于相干場，它處于混合態(tài)，而由J-C模型描述的系統(tǒng)的演化規(guī)律依賴于系統(tǒng)的初態(tài)，因而二能級原子與灰體場相互作用過程中原子和光場線性熵的交換規(guī)律值得深入探討。2006年，趙杰和郭紅研究了二能級原子與灰體場相互作用過程中原子和光場線性熵的演化規(guī)律，