1 聊城大学, 物理科学与信息工程学院 山东省光通信科学与技术重点实验室 山东 聊城 252059
2 曲阜师范大学物理工程学院 山东 曲阜 273165
包含小型固态器件的介观电路因其易于集成、可大规模化的特点, 在众多可能实现量子计算的方案中备受关注。本文利用正则量子化方法, 给出了含有复杂耦合的介观LC电路的量子化方案, 得到了该系统的能量算符; 通过与一维量子谐振子相类比, 并借助于幺正变换, 导出了系统的能级公式及其态矢量表达式。在此基础上, 讨论了介观电路两支路中电容器某一极板上的电荷量及穿过两线圈的等效磁通量在基态下的均方量子涨落。另外, 考虑到一旦受到外电磁场的辐照, 介观电路的状态将会改变, 并可在相应能级之间发生跃迁, 利用“不变本征算符”方法, 得到了该系统能级跃迁的选择定则。
介观电路 不变本征算符 能级跃迁 选择定则 mesoscopic invariant eigen-operator energy-level transition selection rule
1 聊城大学物理科学与信息工程学院, 山东省光通信科学与技术重点实验室, 山东 聊城 252059
2 曲阜师范大学物理工程学院, 山东 曲阜 273165
借助于狄拉克的正则量子化原理,对电容耦合的双约瑟夫森结电荷量子比特体系实施量子化。 考虑到平行于约瑟夫森结面的磁场对结电流的影响,提出了一种新的电荷量子比特的调控方法,并且讨论了 外加磁场作用下体系量子态时间演化的拉比振荡现象及纠缠特性。结果表明,利用该体系可以制备纠缠态, 改变外加磁通Φ1和Φ2的大小能够实现对电荷量子比特及其纠缠态的有效调控。
量子光学 电荷量子比特 磁通量 量子纠缠 约瑟夫森结 quantum optics charge qubit magnetic flux quantum entanglement Josephson junction
1 聊城大学物理科学与信息工程学院, 山东 聊城, 252059
2 曲阜师范大学物理工程学院, 山东 曲阜, 273165
3 菏泽学院物理系, 山东 菏泽, 274015
借助于数值计算的方法，研究了非线性相干态光场与一个二能级原子的相互作用系统保真度的变化规律。讨论了不同的原子初态和光场参量α以及Lamb-Dicke参数η对系统和光场保真度的影响。结果表明，选择合适的参量，我们可以找到保真度平均值较大，振荡幅度较小的光场态。如果我们把光场看作量子信息载体，寻找到保真度高的非线性相干态就是找到了抗干扰能力强的量子态，这在量子通信过程中具有极大的应用价值。
保真度 非线性相干态 Jaynes-Cummings模型 fidelity nonlinear coherent state Jaynes-Cummings model
1 聊城大学物理科学与信息工程学院, 山东 聊城 252059
2 曲阜师范大学物理工程学院, 山东 曲阜 273165
利用数值计算的方法研究了运动的二能级原子在二项式光场作用下系统的保真度随时间的演化，并讨论了不同的初始态对保真度的影响。结果表明，原子的运动速度仅仅影响保真度的振荡周期，而原子的不同初态及光场的参数对保真度的影响较大，当原子处于叠加态以及光场初始平均光子数较大的情况下系统的保真度较高。
二项式光场 量子信息 二能级原子 保真度 binomial light field quantum information two-level atom fidelity
聊城大学物理科学与信息工程学院, 山东 聊城 252059
利用拉格朗日函数给出介观电感耦合电路体系的哈密顿量, 通过引入一幺正算符使体系哈密顿算符对角化。 借助于广义 Hellmann-Feynman 定理, 讨论了有限温度下电路体系中电荷及其共轭量的量子涨落。 结果表明, 体系中电荷及其共轭量的量子涨落不仅与电路元件参数有关, 而且还与温度有关。
量子光学 介观电路 广义Hellmann-Feynman定理 系综平均 量子涨落 quantum optics mesoscopic circuit generalized Hellmann-Feynman theorem ensemble average quantum fltctuation
利用纠缠态η〉表象下的维格纳算符,重构了奇偶对相干态的维格纳函数。根据维格纳函数在相空间中随变量ρ和γ的变化规律,讨论了奇偶对相干态的非经典性质和量子干涉效应。研究发现,奇偶对相干态总呈现非经典性质,并且当q取奇数时,奇偶对相干态更容易出现非经典性质。奇偶对相干态的量子干涉效应的显著程度与q取值有关,但对于q的同一取值,奇对相干态的量子干涉效应更为显著。利用纠缠态η〉表象下的维格纳算符Δ1,2(ρ,γ)和纠缠态η,τ1,τ2〉的投影算符之间满足的拉东变换,获得了奇偶对相干态的量子层析图函数。
量子光学 奇偶对相干态 纠缠态表象 维格纳函数 层析图函数
聊城大学物理科学与信息工程学院，山东 聊城 252059
给出了含有超导约瑟夫森结的介观互感电路的量子化方案，借助于压缩幺正变换求出了体系的能级以及基态矢量，研究了体系中结端“过剩电荷”(excess charge)与相位差在基态下的量子涨落。结果表明，体系的基态为一旋转的两单模压缩真空态。
量子光学 约瑟夫森结 IWOP技术 量子涨落 quantum optics Josephson junction IWOP technique quantum fluctuation
聊城大学物理科学与信息工程学院，山东 聊城 252059
利用拉格朗日函数给出了有互感的电感耦合介观电路体系的哈密顿量，通过引入一幺正算符使体系哈密顿算符对角化，然后借助IWOP技术，求出了幺正算符的正规乘积形式；同时还讨论了电路体系中电荷及其共轭量的量子涨落。结果发现，利用该电路体系可以产生转动的两单模压缩真空态。
量子光学 介观电路 IWOP技术 量子涨落 拉格朗日函数 quantum optics mesoscopic circuit technique of IWOP quantum fluctuation Langrangian function
聊城大学物理科学与信息工程学院，山东 聊城 252059
利用正则化变换，给出了介观RLC电路体系的量子化方案。借助数值计算的方法，研究了体系热真空态的Wigner函数随温度变化的规律，同时借助量子算符及其Weyl－Wigner对应研究了体系中电荷及自感磁通量在热真空态下的量子效应。结果表明，低温下热真空态的Wigner函数为一稳定的波包，随温度升高，波包逐渐扩散；体系中电荷及自感磁通量在热真空态下的的量子涨落除与电路参数相关外，还与温度及时间密切相关。
量子光学 介观RLC电路 Weyl－Wigner对应 量子涨落 Wigner函数 quantum optics mesoscopic RLC circuit Weyl-Wigner correspondence quantum fluctuation Wigner function
1 中国科学技术大学材料科学与工程系，安徽 合肥 230026
2 上海交通大学物理系，上海 200030
3 聊城大学物理系，山东 聊城 252059
传统的介观LC回路的量子化是将电量q和电感与电流的乘积L×I分别作为量子力学中的坐标算符Q和动量算符P来处理；本文采取另外一种量子化的观点，即将电量q(q=en)中的n作为荷数算符，并建立电流和相算符θ之间对应关系，就能实现介观LC回路的数－相范畴的量子化，并得到以数－相算符表示的Hamiltonian；通过引进纠缠态表象，对超导Josephson结也可以实现Cooper对数－相量子化，并给出了相应的物理解释。
量子光学 介观LC回路 数－相量子化 相算符 Josephson结 纠缠态表象 quantum optics mesoscopic LC circuit number-phase-difference quantization phase operator Josephson junction entangled state representation
