利用原子-腔超强耦合光力系统, 通过调制光力耦合, 开展了力学振子的宏观量子叠加态的制备与特性研究。首先利用 Wei-Norm 方法给出了演化算符的计算过程, 并针对任意原子-腔初始态情况, 给出了整个系统演化波函数的解析形式, 结果表明假设对原子—腔子系统进行测量, 在一定条件下, 振子将处于宏观量子叠加态。进一步给出了力学振子宏观量子叠加态的 Wigner 函数的解析表达式, 并对影响宏观量子态量子性的可能因素进行了理论计算和分析。最后讨论了原子-腔不同的初始态对宏观量子相干性强弱的影响, 并给出宏观量子相干性最强的初态参数; 还讨论了原子-腔耦合强度对宏观量子叠加态的量子相干性的影响, 发现耦合强度越强, 宏观量子叠加态的量子相干性就越强。

针对两个初始处于类 Werner 态的原子分别与两个独立零温真空库相互耦合的复合系统, 研究了子系统的量子纠缠和量子相干性动力学演化特性。研究表明两原子的量子纠缠和量子相干性受初始态和纯度的影响, 且各子系统的量子纠缠和量子相干性分别相互转移, 并满足相应的守恒式。表现为初始的类 Bell 态和纯度决定各子系统的量子纠缠和量子相干性满足的守恒式; 而对于同一类 Bell 态, 子系统的量子纠缠和量子相干性的守恒式不受马尔科夫或者非马尔科夫环境的影响。

通过原子-微腔耦合体系,在绝热近似条件下得到了系统的有效哈密顿量,实现了海森堡自旋XY模型的量子模拟过程。为了获取量子资源,基于相对熵判据分析了任意两体量子系统的量子相干性。通过严格的解析过程获得了在任意间距下两个微腔原子系统的量子相干度。随两体间距增大,远程量子相干度按幂指数规律逐渐减小。当改变系统参量时,远程量子相干度在量子临界点附近出现了数值突变现象,这为表征量子相变提供了一种可能的序参量。在考虑光场噪声对量子相干性影响后,量子相干度随着时间振荡衰减,并逐渐消失。

通过采用直接的量子反馈方法控制量子比特的量子相干性, 研究了与单模腔相互作用的量子比特的量子相干性的动力学演化。利用l1范数相干性和量子相对熵相干性描述量子系统的相干性, 分析了量子反馈和外部驱动对系统相干性演化的影响。研究结果表明, 两种相干性表现出相同的动力学特性, 量子反馈减慢了量子相干性的衰减, 在一定程度上保护了量子相干性。若考虑外部驱动, 在强驱动下, 长时极限的稳态的量子相干性为零, 而在非强驱动下相干性达到一个不变的最大值。

量子相干态和量子纠缠态在量子计算中具有同等重要的地位,都是量子计算中重要的物理资源。量子相干态可用来制备量子纠缠态,一个量子相干态和一个辅助量子不相干态通过不相干操作可产生量子纠缠态。根据纠缠破坏信道原理提出输入分别是单体最大相干态和二体最大相干态的相干破坏信道,该信道将输入的相干态转化为不相干态,并简单验证了提出的相干破坏信道是否真正破坏了输入的量子相干态的相干性。同时提出量子相干破坏信道可作为检测量子态的相干性一种新的方法。

为了研究量子相干性在腔量子电动力学系统中的动力学和分布特性, 基于两个各自捕获原子系综的光学腔建立了双光学腔系统, 腔与腔之间由光纤耦合.利用相对熵度量的量子相干性, 引入量子相干非平衡性的概念, 分析了系统中相干动力学和光纤-腔耦合强度对相干性分布的影响. 结果表明: 在强耦合极限下, 光纤-腔耦合强度的增加有利于保持两腔中的原子的整体相干性; 光纤-腔耦合强度、原子-腔耦合强度以及原子数三个参数之间满足特定条件时, 腔内的原子相干性可以传输至另一个腔. 考虑腔、光纤及原子都存在耗散的情形, 对比了不同耗散速率和非耗散情形下的相干性演化, 发现耗散使得耦合双腔系统的相干性以及各个腔中的原子相干性发生衰减.

我们在讨论粒子数态光场在分束器上干涉后得到的输出态的量子相干性时，考虑了入射场的极化自由度。利用Campos<参考文献原文>等人提出的量子分束器的SU(2)理论模型，计算得到了输出光场所处状态的表达式。进而讨论了光场在两个不同的入射空间模上极化方向对两个输出空间模上光场二阶量子干涉度的影响。

采用光场的量子理论导出了双模He-Ne激光场二阶相干度g(2)(τ)的时谱公式,讨论了g(2)(τ)的周期性、时谱特性和光子反相关效应,并在分析其频率调谐特性的基础上,探讨了双模激光场g(2)(τ)的时谱特性在双模激光线宽ΔvD的测量和双模激光稳频稳幅中的可能应用。