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用系统的观点和量子信息学的理论和方法,研究了“多原子-多个腔-多模场”系统中的量子信息学动力学特性。首先从“三原子-三个腔-三模场”组成的物理系统开始,用广义J-C模型研究系统状态的动力学演化特性。结果发现:三个两能级原子的GHZ态或W态与三模相互独立的腔场相互作用,通过控制原子的速度和测量原子离开腔场的状态,三个两能级原子的GHZ态或W态可以转化为同构的GHZ或W类奇-偶相干态,反之,若三模腔场的GHZ或W类奇-偶相干态通过互作用,在不需要测量就可以还原成三原子的GHZ态或W态。进而把“三原子-三个腔-三模场”组成的物理系统推广到“N原子-N个腔-N模场”组成的物理系统。用广义N原子N模场相互作用J-C模型研究系统状态的动力学演化特性。结果发现:初始时N原子的GHZ和W类纠缠态通过相互作用,通过控制的相互作用时间,经过测量可以转化成同构的GHZ或W类奇-偶相干态;反之,N模场的GHZ或W类奇-偶相干态通过互作用,在不需要测量的情况下,也可以还原成N原子的GHZ态或W态。最终实现了可逆的纠缠交换。
对称性在物理学史上发挥着重要作用,如:简化分析,减少复杂性,发现新的物理规律和新的物理现象等。在本文中我们研究“多原子-多个腔-多模场”系统中原子态矢量具有的对称性,找到了“两原子-两个腔-两模场”系统中的原子的对称态与两模光场的作用机制;通过数值计算,绘出了两个两能级原子对称态的布局概率的演化特性,发现了一些新奇的性质和行为。