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唐志祥度矩阵非对角元形象而定量地描述非对角元的衰减直接反映着

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-06-03

  唐志祥度矩阵非对角元形象而定量地描述非对角元的衰减直接反映着系统相干性的损失。第三节小结测不准原理是引起量子消相干的原因之一 我们可以避开同时对两个不对易的力学量进行测量来避免由于测不准原理带来的消相干。因此测量仪器与被测量子系统的纠缠才是导致量子信息系统消相干的关键所在。量子位不可能是一个孤立系统

  唐志祥度矩阵非对角元形象而定量地描述非对角元的衰减直接反映着系统相干性的损失。第三节小结测不准原理是引起量子消相干的原因之一 我们可以避开同时对两个不对易的力学量进行测量来避免由于测不准原理带来的消相干。因此测量仪器与被测量子系统的纠缠才是导致量子信息系统消相干的关键所在。量子位不可能是一个孤立系统 它所处的环境每时每刻都可能充当测量仪器 与量子位发生相互作用而纠缠在一起 从而导致量子位相干性损失。量子消相干可以用量子位密度矩阵非对角元的衰减形象而定量地描述。我们可以从非对角元的衰减直观地判断消相干的发生和消相干的结果。量子位与环境的相互作用导致量子位相干性减弱 量子位由相干叠加态坍缩到单一纯态。 堕堑第四章电磁辐射场中量子位的消相干特性及其消除热库电磁辐射环境 中的量子位 以二能级原子为例 与热库之间有着非常复杂的相互作用 这些相互作用直接导致量子位相干性的损失。最常见的相互作用模型有单光子 模型、双光子 模型和强度耦合模型等等。对于单光子 模型 由测不准关系我们知道 相互作用过程中虚光子的寿命非常短 相对手正常光子而言 因此我们通常忽略虚光子过程而采用旋波近似下的 模型。强度耦合模型对简单 模型作了修正 它能够反映相互作用强弱对量子位的影响。这些不同的相互作用过程将引起量子位不同程度的消相干。第一节基本理论我们通常可以把复合系统分成两个子系来研究 这两个子系的划分有一定的随意性。在研究环境中量子位的消相干特性时 通常把环境和量子位作为两个子系。相互作用绘景中 整个复合系统的密度矩阵算符 满足【 为量子位与环境相互作用的。取初始时刻“ 。由于通常情况下热库和量子位的耦合很弱因此我们可以利用微扰理论将 式迭代到 的二次项 忽略更高阶项的影响 得到 其中为初始时刻 模光场的密度算符。设初始时刻量子位尚未与热库耦合 可认为 玑表示对热库求迹。通常情况下量子位所处的热库是一个非常大的量子谐振子库虽然热库与量子位耦合时整个体系的密度算符将随时间变化 但可以认为热库并没有改变 此时可取近似 并认为 】。因此式可化为 】我们考虑利用外加驱动场消除热库引起的消相干【外加驱动场与量子位的耦合项为 其中为量子位偶极矩 为量子位的向上、向下跃迁算符。在相互作用绘景中 耦合项可写为吖 一去 我们将【吖】作为相互作用绘景中量子位与环境相互作用 代入 根据消相干被消除时来求解 孙昌璞教授等对一种与热库相互作用的量子位模型进行了研究该模型反映了热库与量子位之间的非谐相互作用过程。该相互作用系统的 。分别为模量子谐振子的产生和淫灭算符 分别为量子位的两个独立量子态。。。分别为热库与量子位两个非谐相互作用的耦合系数。在热库初态为真空态时 量子位的消相干特性已经在文献【 】中有详细的研究。我们对一般情况下的谐振子热库 讨论该模型的消相干特性 得到比文献【 】更具一般性的结论 并在此基础上探求消除量子位消相干的方法。 量子位密度矩阵非对角元的时间演化特性方程在相互作用绘景中 有外加驱动场作用时量子位和热库相互作用的 表示为 分别为量子位向上和向下跃迁算符。将式代入 由于 场相对于光场是缓变场 因此近似认为 模平均光子数为玻尔兹曼常数 为热库温度。算得到 ’积分代可以求得戌 显然。因此我们只需讨论其中一个的衰减特性即可。 量子位的消相干及其消除无外加电场时 只有实部对慨。的衰减有影响 这就是该模型下量子位的消相干特征方程。若热库中所有谐振子都处于真空态即所有玩 。考虑到各模谐振子有两个偏振态并假设各模谐振子全同 式可以得到和文献【】完全一致的结论 这种特殊情况下的消相干特性文献【 】已经作了详细的讨论 之间振荡除了在个别的时间点 出现完全消相干这种现象称为量子跳跃。如图 所示 量子位的量子跳跃现象。而对于一般初始态的热库其消相干特性如 所示 量子跳跃现象不再发生 约化密度矩阵非对角元的模随时间迅速衰减到 相干性完全消失。在一般热库中 利用外加场消除消相干时 非谐相互作用模型中量子位的消相干特性第三节强度耦合模型中量子位的消相干及其消除由于原始的 模型没有反映其动力学性质对光场强度的依赖性 提出日。依赖强度耦合的 模型 。在此基础上 进一步提出了任意强度耦合的 模型【 ”。这些强度耦合模型不但可以精确求解 而且还展示了许多原子和光场相互作用的其他量子特性 】。本节将就两种不同强度耦合模型的消相干特性进行探讨。 堡竺堕丝对于一个量子位与热库相互作用系统如果量子位与光场以任意强度耦合 的任意实函数。为热库与量子位的强度耦合系数。 强度耦合模型中量子位的消相干及其消除当厂 在相互作用绘景中相互作用的 在有外加驱动场作用下可表示为 。计算如下热平衡时 热库各模谐振子服从玻尔兹曼分布 模谐振子的密度算符为风 上式对’积分 代入 式求得声。。 同理只考虑上式实部对非对角元模的影响卧一【驴司 无外加场时热库对量子位消相干性的影响为 同理在相互作用绘景中 系统相互作用的 代入计算出 ’积分代入 式可以得到 对于同样只考虑非对角元模的衰减 则有 无外加电场时量子位相干性衰减特性为 三二毒鱼旦】 利用外加驱动场消除消相干时

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