【正文】 3． 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分） : [1] 林仁明 . 雙光子疊加態(tài)的壓縮效應(yīng)和真空場 Rabi 振蕩和分裂 [J]. 量子電子學(xué)報(bào) , 1989,24(02):074~080. [2] 方家元 ， 黃春佳 ， 顏曉紅 ， 王登龍 ， 任鵬 . Kerr 介質(zhì)中光場與耦合雙原子相互作用系統(tǒng)的光場壓縮 [J]. 長沙電力學(xué)院學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 )， 2020， 16 (02) :1024~1028. [3] 李高 翔 ， 彭金生 . 論 JsynesCummings 模型中原子偶極壓縮和光場壓縮間的關(guān)聯(lián) [J]. 物理學(xué)報(bào) , 1995,46 (10) :436~440. [4] 王曉光 , , 于榮金 . Peremolv SU(1,1)相干疊加態(tài)的二階量子關(guān)聯(lián)特性研究 [J]. 光子學(xué)報(bào) , 1999,6 (10):784~789. [5] 田永紅 , 徐大海 , 韓立波 .糾纏態(tài)原子與壓縮真空場 Raman相互作用的量子信息保真度 [J]. 原子與分子物理學(xué)報(bào)， 2020， 23（ 2）： 0255～ 0260 [6] 詹佑邦，周平， 王 郁武．雙光子 JC 模型中 Stark 效應(yīng)對量子態(tài)保真度的影響 [J].光電子激光 ,2020,14(11):1205～ 1209. [7] 劉堂昆，王繼鎖，柳 曉軍等．雙光子 BJ模型中克爾介質(zhì)對量子態(tài)保真度的影響 [J].光電子 對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 學(xué)號 ： 202005955 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題目名稱： 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 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別 加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。激光， 2020,11(2):198～ 202. [8] 詹邦佑．含非線性修正項(xiàng)的雙光子 JaynesCummings 模型中的量子態(tài)保真度 [J].淮陰師范學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020,3(01):19～ 24. [9] 劉堂昆 ， 王繼鎖 ， 詹明生 .非簡并雙光子 TavisCummings 模型中量子態(tài)保真度及原子間關(guān)聯(lián)[J].量子電子學(xué)報(bào)， 2020,18(5):438～ 444. [10] 劉堂昆，王繼鎖，柳曉軍等 .糾纏態(tài)原子與相干光場作用的量子信息保真度 [J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2020,20(11):1449～ 1456. [11] 王忠純、劉成林 . 原子糾纏對驅(qū)動 TC 模型中量子態(tài)保真度的影響 [J].量子電子學(xué)報(bào)，II 2020,25(2):191～ 197. [12] 陳雨、隆正文、賀志等 .雙模壓縮真空態(tài)在 TavisCummings 模型中量子態(tài)保真度 [J]. 量子電子學(xué)報(bào)， 2020,24(5):583～ 589. [13] 盧道明 . 腔外原子操作控制腔內(nèi)原子的糾纏特性 [J]. 物理學(xué)報(bào)， 2020,16(12): 1000～ 3290. [14] 盧道明 .選擇原子測量對原子與光場耦合中量子特性的影響 [J].光學(xué)學(xué)報(bào)， 2020, 39(9): 1182～ 1189. [15] 盧道明 . 選擇原子測量對原子與光場耦合中 場量子特性的影響 [J] . 光 子 學(xué)報(bào)， 2020,17(09): 234～ 238. [16] 林秀，李洪才 . 通過對腔外原子的操作控制腔內(nèi)原子的發(fā)射性質(zhì) [J].光學(xué)學(xué)報(bào)， 2020， 21( 10) : 1182～ 1185. [17] 楊雄，宋克慧 . 原子的選擇電離和測量對腔場壓縮性質(zhì)的影響 [J]. 原子與分子物理學(xué)報(bào) , 2020,14(01):144～ 149. [18] 盧道明 . 選擇原子測量對光場量子特性的影響 [J]. 光學(xué)學(xué)報(bào) , 2020, 11(06) :368～ 372. 4． 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )應(yīng)完成的主要內(nèi)容 1）、閱讀 與本課題有關(guān)的參考文獻(xiàn) 20 以上，了解量子光學(xué)和量子信息研究的內(nèi)容、研究方法及發(fā)展前景，作出 2020字左右的文獻(xiàn)綜述； 2）、研究兩個(gè)初始處于糾纏態(tài)的 ? 型三能級原子，將其中一個(gè)原子注入雙模腔中與光場發(fā)生共振相互作用，通過數(shù)值計(jì)算討論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。 4）、對所出現(xiàn)的一些現(xiàn)象，能從物理上作出適當(dāng)?shù)慕忉?。具體要求： 1) 了解英文論文的寫作規(guī)范，學(xué)會一種數(shù)學(xué)作圖軟件； 2) 收集文獻(xiàn)資料，了解國內(nèi)外量子光學(xué)和量子信息研究的現(xiàn)狀； 3) 論文要結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、層次分明、無科學(xué)性錯(cuò)誤； 4) 論文要有所創(chuàng)新，有一定的學(xué)術(shù)水平和實(shí)際意義； 5) 論文格式要規(guī)范，裝訂符合要求； 6) 畢業(yè)設(shè)計(jì)期間應(yīng)嚴(yán)格遵守學(xué)校的各項(xiàng)規(guī)章制度，保證論文的寫作時(shí)間。 任務(wù)書批準(zhǔn)日期 年 月 日 教研室 (系 )主任 (簽字 ) 任務(wù)書下達(dá)日期 年 月 日 指導(dǎo)教師 (簽字 ) 完 成任務(wù)日期 年 月 日 學(xué)生（簽名） IV 長江大學(xué) 畢業(yè)設(shè) 計(jì) (論文 )開題報(bào)告 題 目 名 稱 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 題 目 類 別 研究論文 院 （系） 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) 班 級 物理 10701 學(xué) 生 姓 名 彭精武 指 導(dǎo) 教 師 田永紅 輔 導(dǎo) 教 師 田永紅 開題報(bào)告日期 2020 年 4 月 8 日 V 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(xué) 生：彭 精 武 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 導(dǎo) 師：田永紅教授 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 一、 題目來源 題目來自田永紅教授的科研真題。量子物理和相對論的成就使得物理學(xué)從經(jīng)典物理學(xué)發(fā)展到現(xiàn)代物理學(xué)，奠定了現(xiàn)代 自然科學(xué)的主要基礎(chǔ)。 20 世紀(jì) 60 年代，激光器的出現(xiàn)極大的改變了光學(xué)的面貌， 在激光理論中建立了半經(jīng)典理論和全量子理論。 JaynesCummings 模型是描述二能級原子與光場相互作用的一個(gè)精確可解的理想模型，近年來 , 人們已把 JaynesCummings 模型推廣應(yīng)用到三能級原子和多能級原子的場合 ,并已對三能級原子與光場的相互作用問題進(jìn)行了大量的研究 , 得到了許多有意義的結(jié)果。 保真度是量子光學(xué)和信息科學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)重要概念，它表示信息在 傳輸過程中保持原來狀態(tài)的程度，近年來，作為一個(gè)重要物理量廣泛應(yīng)用于量子通信和量子計(jì)算領(lǐng)域。在量子光學(xué)中 , 因?yàn)樵雍凸鈭鱿嗷プ饔玫牧孔觿恿W(xué)行為還要受到環(huán)境的影響 , 所以人們將原子和光場相互作用系統(tǒng)引伸到介質(zhì)環(huán)境中 , 建立了所謂 “BJ 模型 ”,并分別研究了 Kerr介質(zhì)和類 Kerr介質(zhì)對原子動力學(xué)行為和光場非經(jīng)典性質(zhì)的影響。因此，本文研究了雙模相干態(tài)光場與一初始處于糾纏態(tài)的 Λ型三能級原子相互作用系統(tǒng)中光場的量子特性 ,討論了對未參與相互作用的腔外原子進(jìn)行選擇性測量， 從而影響光場，系統(tǒng)的量子態(tài)保真度。希望這些能在量子信息的研究和實(shí)際應(yīng)用中起到一定的作用。激光， 2020,11(2):198～ 202. [8] 詹邦佑．含非線性修正項(xiàng)的雙光子 JaynesCummings 模型中的量子態(tài)保真度 [J].淮陰師范學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020,3(01):19～ 24. [9] 劉堂昆 ， 王繼鎖 ， 詹明生 .非簡并雙光子 TavisCummings 模型中量子態(tài)保真度及原子間關(guān)聯(lián) [J].量子電子學(xué)報(bào)， 2020,18(5):438～ 444. [10] 劉堂昆，王繼鎖，柳曉軍等 .糾纏態(tài)原子與相干光場作用的量子信息保 真度 [J].光學(xué)學(xué)報(bào)， 2020,20(11):1449～ 1456. [11] 王忠純、劉成林 . 原子糾纏對驅(qū)動 TC 模型中量子態(tài)保真度的影響 [J].量子電子 VII 學(xué)報(bào)， 2020,25(2):191～ 197. [12] 陳雨、隆正文、賀志等 .雙模壓縮真空態(tài)在 TavisCummings 模型中量子態(tài)保真度 [J]. 量子電子學(xué)報(bào)， 2020,24(5):583～ 589. [13] 盧道明 . 腔外原子操作控制腔內(nèi)原子的糾纏特性 [J]. 物理學(xué)報(bào)， 2020,16(12): 1000～ 3290. [14] 盧道明 .選擇原子測量對原子與光場耦合中量子特性的影響 [J].光學(xué)學(xué)報(bào)， 2020, 39(9): 1182～ 1189. [15] 盧道明 . 選擇原子測量對原子與光 場耦合中場量子特性的影響 [J] . 光 子 學(xué)報(bào)，2020,17(09): 234～ 238. [16] 林秀，李洪才 . 通過對腔外原子的操作控制腔內(nèi)原子的發(fā)射性質(zhì) [J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2020， 21( 10) : 1182～ 1185. [17] 楊雄，宋克慧 . 原子的選擇電離和測量對腔場壓縮性質(zhì)的影響 [J]. 原子與分子物理學(xué)報(bào) , 2020,14(01):144～ 149. [18] 盧道明 . 選擇原子測量對光場量子特性的影響 [J]. 光學(xué)學(xué)報(bào) , 2020, 11(06) :368～ 372. 四、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向 保真度是 量子光學(xué)和信息科學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)重要的概念，是表示信息在傳輸過程中保持原來狀態(tài)的程度，它是通訊質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)，而且任何形式的信息編碼也要考慮保真度的問題。并給出了有任意光子躍遷的 JC 模型中量子信息保真度的表達(dá)式。 依據(jù) “躍遷幾率 ”(transition probability)首先提出保真度的概念，定義了量子 純 態(tài) 的 保 真 度 ， 若 初 始 態(tài) ψ 為 純 態(tài) ， 密 度 算 符 為 1? 則? ?1 2 1 2 1 2 2,F T r? ? ? ? ?? ? ? ?， ? ?12,F ?? 取值范圍在 01 之間 ，當(dāng) ? ?12,0F ???時(shí)，表示信息（量子態(tài)）在傳輸過程中完全失真，即表明初態(tài)和末態(tài)相互正交，而當(dāng)? ?12,1F ??? 時(shí)，表示為理想信息傳輸過程，即表明初態(tài)和末態(tài)相同。 新世紀(jì)以來，保真度的概念廣泛應(yīng)用于量子通信、量子克隆、量子糾錯(cuò)和量子計(jì)VIII 算理論研究中，許多作者對涉及這些領(lǐng)域的保真度做了詳細(xì)的研究，如純態(tài)編碼中的保真度，研究了 Neumann entropy 與保真度之間的關(guān)系，并指出糾纏保真度與輸入輸出保真度之間的共性；量子信息傳播過程中保真度的最低限度，以及如何提高信息傳播過程中的保真度等。目前，國際國內(nèi)的研究狀況主要集在量子信息這個(gè)領(lǐng)域。我國的 “量子通信與信息技術(shù) ”國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃于 2020 年正式立項(xiàng)。 近年來，劉堂昆等人對原子與光場相互作用系統(tǒng)中量子態(tài)的保真度進(jìn)行了廣泛的研究，得到了一些有意義的結(jié)果。 最近， 盧道明等人指出， 考慮兩個(gè)初始處于糾纏態(tài)的 Λ 型三能級原子 ,將其中一原子注入雙模腔中與光場發(fā)生共振相互作用的情況 。 五、主要研究內(nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 1 主要研究內(nèi)容 推出處于雙模腔中的 ? 型三能級原子的態(tài)函數(shù)以及原子、光場、系統(tǒng)保真度的計(jì)算公式。原子的三個(gè)能級從上到下分別用 e , f 和 g 表示。將原子 2放在腔內(nèi)與雙模腔場發(fā)生共振相互作用，原子 1 放在腔外。在系統(tǒng)哈密頓量 （ 1） 式作用下，經(jīng)相互作用時(shí)間 t 后，原子 2 和雙模光場系統(tǒng)的相關(guān)態(tài)的演化為 ????? nmgtAgAminmetAgnme ,1,)s i n (1,)c o s (, 1,)s in (1 ?? nmftAgAni ， ????????? nmetAgAminmgAntAgAmnmg ,)s i n (1,1,)1)c o s (1(,1