Динамика взаимодействия трёх неразличимых атомов с квантованным полем оптического микрорезонатора

ДИНАМИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТРЁХ НЕРАЗЛИЧИМЫХ АТОМОВ С КВАНТОВАННЫМ ПОЛЕМ ОПТИЧЕСКОГО МИКРОРЕЗОНАТОРА

и Д. Богоев

Институт Прикладной Физики, Академия Наук Молдовы

, Кишинёв МД-2028, Молдова

E-mail: vl. *****@***com

В современной Квантовой Оптике большое внимание уделяется изучению процессов взаимодействия локализованных излучателей с квантованным электромагнитным полем оптического микрорезонатора. Например, в работе [1] были детально исследованы квантово-статистические свойства поля излучения при взаимодействии с парой “холодных” атомов в случае интенсивно-зависимой связи. В данной ситуации строгая периодичность осцилляций сквизинга нарушается, в то время как в случае отдельного двухуровневого атома имеет место строгая периодичность этих осцилляций [2]. Строгая периодичность сквизинга также нарушается при двухфотонном взаимодействии пары атомов со сжатым вакуумом [3].

В исследуемой модели предполагается, что атом (молекула) локализован в основное вибронное состояние c вибронным квантовым числом , при котором квантованное движение центра масс атомной системы отсутствует. Первый уникальный эксперимент лазерного замораживания, при котором удалось достигнуть основное вибронное состояние был проведён с ионами ртути 198Hg+ [4]. В настоящее время возможны эксперименты по формированию молекул из холодных атомов [5], а также уникальные эксперименты по локализации свободных радикалов [6].

В предложенной модели изучается взаимодействие трёх неразличимых двухуровневых атомов с квантованным полем оптического микрорезонатора. Исследуемая модель эквивалентна четырёхуровневому эквидистантному атому. В данной ситуации гамильтониан атомно-полевой системы принимает следующий вид

где означает соответствующее атомное квантовое состояние, энергия m-го атомного уровня, частота квантованного поля оптического микрорезонатора, , – оператор рождения (уничтожения) фотона микрорезонатора, - константа атомно-полевой связи, оператор числа частиц.

Предполагается, что в начальный момент времени четырёхуровневый излучатель находится в состоянии , а одномодовое поле в когерентном состоянии . В данной ситуации с помощью уравнения Шредингера получено точное аналитическое решение для вектора состояния системы атом+поле . С помощью этого решения исследованы квантово-статистические свойства электромагнитного поля оптического микрорезонатора. Cледует отметить, что квантовая cтатистика электромагнитного поля в предложенной модели имеет тенденцию к осцилляциям. Особое внимание уделено также генерации сжатых состояний электромагнитного поля микрорезонатора.

Литература

1. V. I. Koroli, Int. J. Quant. Inf. 5 199 (2007)

2. V. Buzek, Phys. Rev. A 39 3196 (1989)

3. V. I. Koroli, Int. J. Quant. Inf. 7, Supplement 179 (2009)

4. F. Diedrich, J. C. Bergquist, Wayne M. Itano and D. J. Wineland, Phys. Rev. Lett. 62 403 (1989)

5. M. Vatasescu, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42 165303 (12pp) (2009)

6. Ming Fang Cai, Terry A. Miller and V. E. Bondybey, Chem. Phys. Lett. 158 475 (1989)