研究了双模相干态光场与V型原子相互作用的量子系统, 并在非旋波近似下对量子系统的布居概率和量子纠缠进行了精确求解。讨论了平均光子数n-以及原子初始状态能级叠加对布局概率和量子纠缠的影响, 分析了非旋波项跃迁对量子系统动力学特点产生影响的原因。结果表明: 随着n-的增大布居概率和量子纠缠演化周期逐渐增大。布居概率塌缩区对应系统纠缠度较小, 布居概率回复区对应系统纠缠度较大。原子处于叠加态时, 量子纠缠初始值和平均值会降低。非旋波项的跃迁使布居概率和纠缠演化曲线出现锯齿状振荡。

在非旋波近似下,对二项式态光场与V型三能级原子相互作用 系统的布居几率和量子纠缠进行了精确求解。研究了二项式态光场参数η对原子布居几率和量 子纠缠的影响,并讨论了初始时刻原子能级的叠加对量子纠缠的影响。结果表明:随着η的增大,原 子布居几率塌缩回复的周期逐渐增大,当η较大时,布居几率塌缩区与回复区出现了混沌现象。 此外,随着η的增大,量子纠缠演化的周期性逐渐消失,当原子初始时刻处于激发态时,纠缠初 始阶段数值及演化平均值均逐渐增大;而当原子初始时刻处于叠加态时,初始阶段纠缠的数值会逐渐降低。 原子布居几率以及光场与原子之间的纠缠演化曲线在非旋波近似下均呈现小锯齿状振荡。

在非旋波近似下,精确求解了级联型三能级原子与单模二项式态光场作用量子系统的 能谱和二阶相干度。利用保真度对能级的交叉问题进行了讨论,研究了二项式态光场参数η及原子初始能级的叠加对光 场二阶相干度的影响。结果表明:随着光场参数η的增大,聚束效应持续时间逐渐减小;由于原子能级的叠加导致光场反 聚束效应持续时间减少,无论初始时刻原子是否处于叠加态,当η的数值较大时,光场都将完全呈现反聚束效应;此外,由 于非旋波项产生的虚光子效应,二阶相干度演化曲线出现小锯齿状振荡。

采用相干态正交化法研究了非旋波近似下Tavis-Cummings(TC)模型中两非全同量子比特间的纠缠动力学问题, 分析了同一耦合强度下不同跃迁频率的量子比特和光场对两量子比特间纠缠演化的影响。研究结果表明, 在弱耦合情况下, 当其中一个量子比特的跃迁频率与光场频率相同而另一个量子比特的跃迁频率与光场频率对称失谐时, 量子比特间的纠缠完全相同; 当耦合强度较大时, 两对称失谐情况下的量子比特间的纠缠演化由于非旋波项的作用不再完全相同。

利用相干态正交化(ECS)法,讨论了两量子比特Rabi模型中的纠缠动力学问题,选取量子比特初态为交换对称的贝尔态,选取光场初态为真空态,分析了不同跃迁频率和不同光场-量子比特耦合强度下量子比特的纠缠演化特性。研究结果表明,在弱耦合情况下,当两个全同的量子比特的跃迁频率与光场频率的差值相同时,纠缠演化几乎相同;当非全同的量子比特跃迁频率相对光场频率对称失谐时,纠缠度比全同时大,失谐量越大,纠缠越强,且纠缠的变化周期与失谐量成反比。在共振情况下,当耦合强度不相等时,两量子比特纠缠演化存在主极大与次极大交替出现的现象;保持其中一个量子比特与光场的耦合强度不变,另一量子比特的耦合强度越强,次极大的峰值越大,但主峰峰值始终能达到最大纠缠;整个过程中纠缠演化表现出周期性。

在非旋波近似下,研究了频率随时间变化的相干态光场与二能级原子的相互作用,讨论了光场频率随时间作正弦和方波变化时,原子布居数反转随时间的演化特性。数值计算结果表明,当光场频率不随时间变化时,原子布居数反转的周期随着平均光子数的增大而增大;当光场频率随时间作正弦变化时,原子布居数反转塌缩回复的周期和振幅受到了很大影响,光场频率对演化曲线的振荡频率起到了调制作用;当光场频率随时间作方波变化时,原子布居数反转塌缩回复的周期发生了改变,而且出现了新的塌缩回复现象。

在非旋波近似下,对双模相干态光场与Λ 型三能级原子相互作用系统的量子纠缠进行了精确求解,讨论了平均光子数及失谐量对量子 纠缠演化的影响。数值计算结果表明:量子纠缠的周期随平均光子数的增大而增大;量子纠缠最大值 随失谐的增大逐渐降低,且达到最大值所需时间逐渐增加;当失谐较大时,量子纠缠在较短时间内具 有较好的周期性;随着平均光子数及失谐的增大,虚光子效应使量子纠缠演化曲线小锯齿状的振荡逐渐增强。

在非旋波近似下, 对Tavis-Cummings模型的能谱和量子纠缠进行了精确求解; 将该非旋波近似下的能谱精确解与旋波近似下的结果进行了比较。讨论了初始时刻原子状态参数θ, 以及光场与原子间的耦合强度对量子纠缠的影响。结果表明, 当耦合强度较小时, 旋波近似下的能谱与精确解相符; 当耦合强度较大时, 二者存在明显差异。随着θ的增大, 纠缠度逐渐增加; 随着耦合强度的增大, 两原子间出现纠缠突然死亡的现象, 且首次出现纠缠突然死亡的时间变短, 纠缠死亡持续时间逐渐增加。

在非旋波近似下，对二项式光场与Λ型三能级原子相互作用的量子特性进行了精确求解。讨论了二项式光场系数以及初始时刻原子能级的叠加对二阶相干度和光场压缩特性的影响。数值计算的结果表明，随着光场系数的增大，反聚束效应持续时间逐渐增大，初始时刻原子能级的叠加导致光场聚束效应持续时间增大。无论初始时刻原子能级是否叠加，随着光场系数的增大，光场压缩效应持续时间均先增大后减小。由于非旋波项产生的虚光子效应，二阶相干度和光场压缩效应演化曲线出现小锯齿状振荡。

利用全量子化理论, 在非旋波近似下对双模相干态光场与级联型三能级原子相互作用的量子纠缠进行了精确求解.讨论了初始时刻原子能级的叠加和平均光子数对量子纠缠演化的影响.数值计算结果表明: 初始时刻原子处于单一能级时, 量子纠缠演化曲线的周期随着平均光子数的增加逐渐变大；初始时刻原子能级的叠加导致初始阶段纠缠度显著降低, 纠缠达到最大值的时间随着平均光子数的增大逐渐变长, 且初始时刻原子能级的叠加使得量子纠缠的周期性消失；无论初始时刻原子能级处于哪种能级的叠加态, 随着平均光子数的增大, 由虚光子效应引起的小锯齿状的振荡逐渐增强.