动态结构库中量子光学过程的研究

光与物质相互作用系统中环境模密度对量子光学过程具有极其重要的影响。本项目计划对结构模密度随时间演化的动态结构库中原子（类原子）的动力学特性进行系统研究，主要包括原子的自发辐射、多能级原子系统的量子干涉效应、多原子间的量子纠缠及弱光非线性效应等，着重探讨模密度的动力学演化对量子相干性和量子纠缠的调控作用。此项目是一项应用基础研究，不仅对理解动态结构库中量子光学过程具有极为重要的理论意义，而且也对新型光电器件的设计与应用具有一定的指导意义。

光与物质相互作用系统的结构库环境模密度对其中量子光学过程具有极其重要的影响。本项目以此为研究背景，研究了结构模密度随时间变化的动态结构库对量子光学过程的影响，主要对原子自发辐射的动力学特性、量子干涉效应、多原子间的量子纠缠、弱光非线性效应等方面进行了系统的研究，着重探讨模密度的动力学演化对量子相干性和量子纠缠的调控作用。研究结果说明随时间动态变化结构库的模密度的确能对量子光学过程的主要性质产生重要影响，在简单动态结构库（如动态双J-C模型）或复杂动态结构库（如动态光子晶体模型）中均发现当光场频率随时间变化时，诸如原子自发辐射特性、原子-光场纠缠度、量子相干性、原子-原子纠缠等特性会随之改变，并产生了奇特的物理现象。通过此项目的研究工作，我们不仅得到了动态结构库影响量子光学过程物理特性的基本规律，同时也形成了一套处理动态结构库中量子光学过程的新方法。相关研究成果的取得使得该项目的研究工作有了实质性的突破，为进一步探明利用动态结构库调控影响量子相干性、原子纠缠态、光场纠缠态、消纠缠等的基本规律和作用机理提供可能，甚至可以通过改变系统的模密度对这些重要性质进行有目的的调控。此项目是一项应用基础研究，不仅对理解动态结构库中量子光学过程具有极为重要的理论意义，而且也有利于寻找实现或调控弱光非线性效应、量子相干性、量子纠缠的合适的动态结构库，为新型光子器件的设计和在量子信息、量子计算方面的应用提供理论支撑和指导作用。