非线性J-C模型中场的熵压缩.pdfVIP

Vo1.21 No.5 第 21 卷第5 期 量子电子学报 2004 年 10 月 CHINESE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS Oct.2004 文章编号: 1007-5461(2004)05-0633-05 司在线性 J-C 模型中场的摘压缩 吴琴， 方知发 (湖南部菇大学物理与信息科学学挠， 湖南 长沙 410081 ) 摘 要 运用量子信息铺理论研究了非线性 Jaynes-Cummìngs 模型中场的摘压缩特性，讨论了克尔介质与 原子初态对场摘压缩的影响.结果表明强克尔介最相互作理可以产生深度压缩光，原子相干姓也影嘀场嬉压缩 效应的存在和压缩深度. 关撞词: 量子光学:非线性 Jaynes-Cummings 摸型:约化密度矩辞z 场销压缩 中噩分类号: 043 1.2 文黯摄识码 :A 1 号| 党场压缩效应的发现及其实验现割是近年来光学领域中最重要的进展之一。串子光场.Æ缩效应反映了 先场的非经典特缸，在珉噪声光通讯、弱信号探测、高辖密测量等方面具有很重要的应用前景口，2] 。同时， 压缩光在量子信息处理中得到十分广泛的应用，辑i 如量子隐形传奋、量子密钥、量子密集编码等[3~剑。值 得撞出的是，在大量研究光场压缩的学术文献中 [7~剖，一般是从海森堡割不准关系出发，理均方根镰差量 度光场的量子涨落，根据光场某一正交分量的均方根偏差是否小于真空极限来判断其是否出现压缩效应e f旦从统计物理学的角度来考察，均方根偏差仅仅涉及光场密度矩阵的二阶统计矩，而在银多情况下，这种 只涉及二阶统计矩的物理量不能精确量度量子涨落e 额;如，对于壤的非高薪态，用均方根偏差件为可现察 量量子涨落的量度，就丢失了密度算符的高阶统计短信患.作者之一在文献 [10， 11] 提出了光场信息嬉压缩 的模念，实现了光场压缩效应的高灵敏量度. 另一方面，人们对非线性 Jaynes-Cummings(J -C) 模型中光场与原子相互作渭的量子效应进行了大量 研究，发现克尔分质对获得具有实黑价童的光场压缩态存在重要前价值，并对光场与原子相互作用系统的 量子特性有重要影响a 作者之一等研究了附如克织介贯双光子J-C 模型中场搞特性和场的相住特性[吨， Mahmoud Abdel-Aty 等研究了非线性多党子 J-C 模型中原子的嬉压缩特性[鸣。但非线性 J-C 摸型中的场 嬉压缩特性研究尚未见报道.为此，本文研究了克尔介质中场的婿压缩恃哇，并借助数值计算讨论了克尔 介贯与原子初态对场搞墨缩特性的影响。 2 模型及场的约化密度矩阵 甜如克尔分贯 J-C 模壁系统由充满克尔介质的单模腔布一个两能级原子组成，克尔介贯可以模拟成 一个频率为ω 的非筒谐振子，两能级原子通过单光子跃迁与单模场藕合，腔模同时与克尔介质相互作用。 在提波近银亨，系统总的哈密顿可表示为 [14， 15J 2 (1) H=ωc(α÷α+ 1/2) +ωασ3+χα+2a + λ(α+σ-+ασ+)， 基金项目:国家自然科学基金 资助课题 收稿日期: 2003-06-30; 修改B期: 2003-10-28 E-mail: mffang@hunnu.edu.cn 634 21 卷 量子电子学报 其中α 、 α+ 为应模场的消灭租产生算符，町、 σ土为原子要自旋算符，均为光场频率，均为两能级累 子跃迂频率， λ 为原子与场藕合常数， χ 为克尔