1 理论物理研究所 量子光学与光量子器件国家重点实验室，极端光学协同创新中心 山西大学 山西 太原 030006
2 理论物理研究所 量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西省沁县中学 山西 沁县 046400
Rabi模型一直是近年来研究的热点, 本文研究该模型在多光子跃迁下的量子相变及多稳态。通过自旋相干态变分法等效的赝自旋哈密顿量被对角化并解得了系统的能量泛函表达式, 同时根据变分结果求得光子数解的情形和临界值, 最后给出基于光子数解和系统稳定性相图。本文主要给出了单光子、两光子和多光子跃迁对Rabi模型量子态、多稳性和量子相变的影响。该结果有助于实验上通过调控腔频来诱导有趣的量子相变。
Rabi模型 多光子跃迁 量子相变 自旋相干态变分法 能量泛函 Rabi model multiple-photon transition quantum phase transition spin-coherent-state variational method the energy functional 量子光学学报
2023, 29(4): 040101
山西大学理论物理研究所, 山西 太原 030006
本文用相干态变分法研究了旋波近似下单模光腔中两个二能级原子多稳态和Dikce相变。首先我们得到系统的本征态和本征能量, 并通过变分求解不同的光子数解和边界条件。通过调节参数, 多重稳定态等丰富相图被呈现, 系统除了正常相到超辐射相的量子相变,还出现一组分原子反转的正常态到受激辐射态的相变, 而两组分原子都反转的正常态在全空间稳定存在。
T-C模型 Dicke相变 相干态变分法 反转的辐射态 T-C model Dicke phase transition coherent state variational method inverse radiation state
山西大学 理论物理研究所,山西 太原 030006
基于Dicke量子相变实验,我们通过调控双腔耦合强度和机械振子声子-光子相互作用研究了双腔光力系统中玻色爱因斯坦凝聚体的多重稳定宏观量子态。本文用自旋相干态变分法从理论上给出双腔光力系统的基态能量泛函,并通过调节双腔耦合强度和机械振子声子-光子相互作用给出了宏观多粒子量子态的丰富结构。在共振情形下,系统不仅存在正常相到超辐射相的量子相变,而且双腔耦合强度和机械振子声子-光子相互作用都能诱导超辐射相的塌缩,而且当机械振子声子-光子相互作用增大到一定值时系统还会出现正常相到原子布局数反转态的正常相的新的量子相变。
双腔耦合强度 机械振子 量子相变 自旋相干态变分法 double-cavity coupling strength mechanical oscillator quantum phase transition spin-coherent-state variational method
山西大学 理论物理研究所,山西 太原 030006
本文研究了一个双量子比特系统中的量子纠缠和量子失协的动力学问题,在我们的模型中仅一个量子比特与级联环境相互作用。其中,级联环境由两层环境所组成,第一层环境为单个损失腔c0,而第二层环境是由存在耦合的N个损失腔所充当。结果表明:随着N和两层环境间耦合系数κ的增大,量子关联可得到有效提高。同时,量子比特与腔c0间的耦合系数Ω0,第二层环境的腔衰减率Γ和近邻腔模间的耦合系数Ω对量子关联也有着重要影响。另外,我们发现,量子失协和量子纠缠有类似的演化行为,但量子失协总小于或等于纠缠且比纠缠衰减地更快。
量子关联动力学 量子纠缠 量子失协 级联环境 quantum correlation dynamics quantum entanglement quantum discord hierarchical environment
山西大学 理论物理研究所,山西 太原 030006
Dicke模型是描述N个二能级原子与单模腔场集体耦合的系统。本文在标准Dicke模型的基础上引入原子-光非线性相互作用,使用自旋相干态变分方法从理论上给出基态能量泛函,并且在实验参数下通过可调的非线性原子-光相互作用给出了宏观多粒子量子态的丰富结构。本文主要呈现出蓝失谐和红失谐下原子数反转态、双稳的正常相、共存的正常-超辐射相等丰富的基态特性。
Dicke 模型 原子-光非线性相互作用 量子相变 自旋相干态变分法 Dicke model Atom-light nonlinear interaction Quantum phase transition Spin-coherent-state variational method
1 山西大学理论物理研究所,太原 030006
2 山西大学物理电子工程学院,太原 030006
原子与光腔相互作用的动力学特性的研究一直是量子光学研究的热点,本文利用自旋相干态变换和基态变分法从理论上求解光腔中冷原子系统的基态能量表达式,并且给出丰富的基态相图。在正常相时给出基态能量稳定值的解析解;而超辐射相时,我们可以利用迭代的方法近似得到原子布居数、平均光子数和基态能量随原子-场耦合强度的变化。本文主要呈现出原子-原子相互作用强度改变正常相到超辐射相的量子相变点,且是一阶相变,但未出现新的量子相和量子相变。
自旋相干态变分法 基态能量 迭代法 量子相变 spin-coherent-state variational method the stable ground state energy the iterative method quantum phase transition
山西大学 理论物理研究所,山西 太原 030006
腔光机械系统成为近几年的研究热点之一,它有广泛的应用前景。本文采用泛函路径积分方法研究了与机械振子耦合的光腔中玻色爱因斯坦凝聚体的基态特性,从热力学平衡方程,推导出了原子布居数的表达式。从配分函数推导出了系统平均能的表达式,研究了系统的热力学性质,从中我们可以观察到机械振子对超辐射相的影响。在光子-原子的耦合强度偏小时,机械振子几乎不影响平均光子数的分布;在光子-原子的耦合强度偏大时,平均光子数会随着非线性光子-声子相互作用的逐渐增大而急剧增大。
腔光机械系统 泛函路径积分 基态特性 cavity-optomechanical system functional path integral ground-state properties
山西大学理论物理研究所, 山西 太原 030006
本文分析了与各自自旋链环境相互耦合的qubit和qutrit中的negativity和几何量子失协动力学, 讨论了系统和环境间的耦合强度g、各向异性参数γ 、粒子数N、初始参数p以及Dzyaloshinsky-Moriya相互作用对系统演化的影响, 得到一些重要结论。另外发现, 依赖于各参数的选取, negativity不总是大于几何量子失协, 且几何量子失协存在突然改变点。
几何量子失协 Dzyaloshinsky-Moriya相互作用 negativity Negativity geometric quantum discord Dzyaloshinsky-Moriya interaction
1 山西大学物理系,太原
2 Center for Applied Quantum Electronics
3 Department of Physics
4 North Texas State University
5 Denton
本文从实验和理论方面研究了光栅吸收与入射激光的偏振取向和波长的关系.从计算模型得出的理论结果与观察值相符.
光栅吸收 激光偏振取向 能量破坏阈值
