级联环境下量子加速的调控

发布时间：2021-06-10 08:30

　　本文主要研究一个量子比特被嵌入在两个耦合腔中的一个腔内的量子系统演化的量子速度极限.这种级联结构可以通过调节两腔之间的耦合强度、原子和腔之间的耦合强度以及腔的耗散来调控系统的量子速度极限.结果表明,较强的腔-腔耦合强度J可以促进该系统的量子态的演化.我们发现在不同的情况下,量子速度极限受到原子激发态布居数与非马尔科夫性的共同影响,即使是非马尔科夫作用很小对其影响也很大.此外,我们还发现了较大的腔耗散强度可以阻碍该系统的量子演化速度. 

【文章来源】：晋中学院学报. 2020,37(03)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

量子速度极限时间τQSL以无量纲时间δ/Γ1为变量的演化行为

我们通过数值计算展示了量子速度极限时间τQSL在量子比特和腔场C1的耦合强度κ不同的情况下以无量纲场之间耦合强度J/Γ1为变量的动力学演化（见图1）.这里，我们假定第一个腔的耗散率Γ1=1，量子比特和腔之间的失谐δ=0，第二个腔的耗散率Γ2=0（图1(a1)-图1(a2）），Γ2=1（图1(a3）-图1(a4））.从图中可以清楚地看出，当驱动时间τ不同（例如在τ=1和τ=5）的情况下，以无量纲J/Γ1为函数的量子速度极限时间τQSL的性质表现出强烈的不同.当驱动时间τ=1时，腔-腔耦合强度J大于某个值，系统会产生量子加速现象；而当腔-腔耦合强度J小于这个值时，速度极限时间τQSL会保持在一个稳定的值.逐渐增大耦合强度κ的值（从0.2到1），我们观察到量子加速现象但不是很明显.然而在τ=5的情况下，较强的耦合强度κ可以把加速临界点推到较小的腔-腔耦合强度J区域.我们发现，如果量子比特最初弱耦合与腔C1（κ=0.2）其量子系统的演化随着两腔之间的耦合强度J的增大从没有加速变为加速.另一方面增加量子比特与腔之间的耦合强度（κ=0.6,1），量子加速现象会出现在J=0区域，这种现象完全不同于τ=1的情况.此外，对于较长的驱动时间τ，逐渐增大腔-腔之间的耦合强度J，量子加速表现为阻尼振荡行为.相比较，当第二个腔的耗散强度较大为Γ2=1时，量子系统加速行为可以观察到明显受阻（如图1(a1)～1(a4））.在图1(a3）中的量子加速发生点与图1(a1）的相比，会出现在较大点处.最后，当驱动时间τ越大时，阻尼振荡行为越明显（见图1(a2)～1(a4)).如何解释上述现象呢？为此，我们在图1(b1)～1(b4）中以与图1(a1)-1(a4）相同的参数为条件展示了布居数P与非马尔科夫N的动力学演化曲线图.只有当马尔科夫环境变为非马尔科夫环境时，量子系统演化加速现象才会发生.当驱动时间τ=1时（如图1(a1）和1(a3）），量子加速强烈依赖于布居数P与非马尔科夫N，虽然非马尔科夫很小.随着原子与腔耦合强度κ的增大（从0.2到1），非马尔科夫变得更大，但布居数P变得越来越小，随着耦合强度J的增大，我们观察到的量子加速现象没有显著的不同（见图1(a1））.此外，当驱动时间τ=5，量子加速表现为阻尼振荡行为.这种行为可以通过非马尔科夫与布居数两者的阻尼振荡的方式来解释.当第二个腔的耗散强度较大为Γ2=1时，非马尔科夫与布居数两者的振荡行为明显受阻（如图1(b1)～1(b4)).


本文编号：3222045