【文章內(nèi)容簡介】 mnmFNt nm 11210, 11s i n,)1c o s) ( (,()(? 1221( 1 ), 1 , ( c o s 1 ) , 1 , 1 )nme m n B t f m nA?? ? ? ? ? ， ))1( c o s)1(s i n)1c o s((),( 212112121110, 22 ??????? ?? ?? tBAnmtBAmAntBAmnmFN nm (6) 上式中 N 為歸一化常數(shù)。 保真度的計算 為了描述輸入態(tài)（初態(tài)）和輸出態(tài)（末態(tài)）的偏差程度，定義保真度為 ? ? ? ? 22112121, ??????? ????? TrF 式中 1? 和 2? 為兩種態(tài)所對應的密度算符。 ? ?21,??F 的取值范圍在 0—1 之間。在 XI ? ? 0, 21 ???F 時，表示信息（量子態(tài)）在傳輸過程中完全失真，表明初態(tài)和末態(tài)相互正交；而當 ? ? 1, 21 ???F 時，表示為理想信息傳輸過程，表明初態(tài)和末態(tài)相同。一般情況下 ? ? 1,0 21 ?? ??F ，表示信息在傳輸過程中存在失真現(xiàn)象。 在任一時刻系統(tǒng)的態(tài)密度算符為 )()()( ttt sss ??? ? 相應地，子系統(tǒng)光場和原子的約化密度算符分別為 ? ?)()( tTrt saf ?? ? ， ? ?)()( tTrt sfa ?? ? 六、完成畢業(yè)設計（論文）所必須具備的工作條件及解決的辦法 1 文獻調(diào)研 查閱近年來國內(nèi)外有關的文獻，文獻 基本來自 學校圖書館 、 和 中國期刊網(wǎng)， 其中多數(shù) 文獻由指導老師提供 。 2 上機時間 由物理科學與技術學院 計算物理 實驗室 及學校 12 棟教學樓機房 提供計算機設備 。 七、工作的主要階段、進度與時間安排 2 月 16 日～ 3 月 07 日 收集資料 ， 完成 英文 翻譯 3 月 08 日～ 3 月 17 日 閱讀相關文獻， 將翻譯 送給指導老師修改 3 月 18 日～ 3 月 29 日 完成開題報告， 做開題答辯， 送給指導老師修改 3 月 30 日～ 4 月 20 日 推導理論模型的態(tài)矢 及其它計算公式，并開始學習 Mathematica 語言 4 月 21 日～ 5 月 21 日 數(shù)值計算、結(jié)果分析、撰寫論文初稿 5 月 22 日～ 6 月 02 日 送給指導教師修改 6 月 03 日～ 6 月 06 日 根據(jù)指導教師修改意見修改論文定稿 6 月 07 日～ 6 月 10 日 論文送給指導教師評閱、送系里審查、評閱教 師評閱，準備論文答辯材料 八、指導教師審查意見 XII 長江大學畢業(yè)設計 (論文 )指導教師審查意見 學生姓名 彭精武 專業(yè)班級 物理 10701 畢業(yè)論文 (設計 )題目 腔外原子的選擇測量對腔內(nèi)原子量子態(tài)保真度的影響 指導教師 田永紅 職 稱 教授 評審日期 評審參考內(nèi)容： 畢業(yè)論文 (設計 )的研究內(nèi)容、研究方法及研究結(jié)果， 難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在 的主要問題與不足。學生的學習態(tài)度和組織紀律，學生掌握基礎和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力， 畢業(yè)論文 (設計 )是否完成規(guī)定任務，達到了學士學位 論文的水平，是否同意參加答辯 。 評審意見： 指導教師簽名： 評定成績（百分制）： _______分 XIII 長江大學畢業(yè)設計 (論文 )評閱教師評語 學生姓名 彭精武 專業(yè)班級 物理 10701 畢業(yè)論文 (設計 )題目 腔外原子的選擇測量對腔內(nèi)原子量子態(tài)保真度的影響 評閱教師 職 稱 評閱日期 評閱參考內(nèi)容： 畢業(yè)論 文 (設計 )的研究內(nèi)容、研究方法及研究結(jié)果， 難度及工作量，質(zhì)量和水平， 存在的主要問題與 不足。學生掌握基礎和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力， 畢業(yè)論文 (設計 )是否完成規(guī)定任務，達到了學士學位論文的水平，是否同意參加答辯 。 評語： 評閱教師簽名： 評定成績（百分制）： _______分 XIV 畢業(yè)設計（論文）答辯記錄及成績評定 學生姓名 彭精武 專業(yè)班級 物理 10701 畢業(yè)論文 (設計 )題目 腔外原子的選擇測量對腔內(nèi)原子量子態(tài)保真度的影響 答辯時間 年 月 日 ～ 時 答辯地點 一、答辯小組組成 答辯小組組長： 成 員： 二、答辯記錄摘要 答辯小組 提問（分條摘要列舉） 學生 回答情況評判 三、答辯小組對學生答辯成績的評定 （百分制） ： _______分 畢業(yè)論文 (設計 )最終成績評定 (依據(jù)指導教師評分、評閱教師評分、答辯小組評分和學校關于畢業(yè)論文 (設計 )評分的相關規(guī)定 ) 等級 (五級制 )： _______ 答辯小組組長 (簽名 ) ： 秘書 (簽名 )： 年 月 日 院 (系 )答辯委員會主任 (簽名 )： 院 (系 )(蓋章 ) XV 腔外原子的選擇測量對腔內(nèi)原子量子態(tài)保真度的影響 學 生：彭精武，物理科學與技術學院 指導老師：田永紅，物理科學與技術學院 [摘要 ] 考慮兩個初始處于糾纏態(tài)的 ? 型三能級原子，將其中一原子注入雙模腔中與光場發(fā)生相互作用的情況， 采用全量子理論和數(shù)值計算方法研究了初始處于 糾纏的兩 ? 型三能級原子與雙模腔場相互作用系統(tǒng) 中系統(tǒng)、原子和光場量子信息保真度隨時間的演化規(guī)律。首先 ,選擇一腔外原子能級，使之與腔場，腔內(nèi)原子相互作用，再根據(jù)原子與腔場相互作用系統(tǒng)的哈密頓量和初態(tài)計算出相互作用繪景中系統(tǒng)的態(tài)矢，進一步結(jié)合系統(tǒng)、原子和光場的初態(tài)和末態(tài)分別計算三者的密度算符；然后 ,分別推導出系統(tǒng)、原子和光場三者量子態(tài)保真度；接著 , 利用數(shù)值計算方法 ，改變不同的參數(shù)，分別作出光場態(tài)矢 ??, 及光子數(shù) nm, 不同 時 (為了簡單起見，我們不考慮相位，即0?i? ，且耦合常數(shù) 1?g )， ? 型三能級原子與雙模腔場相互作用系統(tǒng) 中的系統(tǒng)、原子和光場三者保真度隨時間演化的圖形；最后分析圖形 ,對取參數(shù)不同值的情況，進行討論。結(jié)果表明：不同的光場態(tài)矢和平均光子數(shù)使得系統(tǒng)，原子和光場 的量子態(tài)保真度發(fā)生改變。 當光場態(tài)矢 ??, 都一起增加時， 系統(tǒng)、原子和光場 的 量子 態(tài) 保真度 會明顯減弱。 [關鍵詞 ] 量子光學， （ 原子 ） 態(tài) 選擇測量，雙 模 腔場， 量子態(tài)保真度， ? 型三能級原子 ， 密度算符 XVI The influence of intracavity atomic fidelity of quantum states via choosing extracavity atomic measurement Candidate: Peng Jingwu, Physics Department of College of Physical Science and Technology Tutor: Tian Yonghong, College of Physical Science and Technology [Abstract] Considering two Λtype threelevel atoms initially in the entangled state, one atom is poured into the cavity and interacts with a Twomode cavity field. The time evolution law of the fidelity of quantum information of the system, the atom and light field in the system of Twomode cavity field interacting with two entangled Λtype threelevel atoms are studied by means of quantum theory and numerical calculation. Firstly, choosing the extracavity atomic level, interacting the Twomode cavity field and intracavity atom. next, the state of the interaction system in interaction picture is calculated by means of Hamiltonian and the initial state in the system of Twomode cavity field interacting with two entangled Λtype threelevel atom, and the density operators of the system, the atom and light field are calculated according to their initial and final state. Secondly, the fidelities of quantum state of the system, the atom and light field can be inferred respectively. Then, when the states of light field ??, and the average photon number nm, get different values ( in order to getting the results as soon as possible, we don’t consider the interference phase angle and coupling constant, so we have 0?i? and 1?g ), the figures with the time evolution of the fidelities of the system, the atom and light field in the system are drew with changing different parameters by means of numerical calculation. Finally, the figures are analyzed and results are discussed. The results show that the fidelities of quantum states of the system, the atom and light field in the system of twomode cavity field interacting with two entangled threelevel atom will change depending on numerical value of the states of light field and the average photon numbers. When the states of light field ??, are increased, the fidelities of quantum states of the system, the atom and light field are falling down. [Keywords] quantum optics, stateselective atomic measurement, Twomode cavity field, fidelity of quantum state, Λtype threelevel atom, density operators 引言 第 1 頁（共 19 頁） 腔外原子的選擇測量對腔內(nèi)原子 量子態(tài)保真度的影響 1 引言 光場和原子的相互作用是量子光學研究的重要課題之一。 而 JaynesCummings (JC)模型是描述光場與原子作用的一個最簡單的理想模型。近年來，人們運用 JC 模型研究原子和光場的相互作用，揭示