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激光脉冲作用下囚禁离子在Lamb-Dicke区域精确的量子运动

杨美蓉 海文华 鲁耿彪 钟宏华

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激光脉冲作用下囚禁离子在Lamb-Dicke区域精确的量子运动

杨美蓉, 海文华, 鲁耿彪, 钟宏华

Exact quantum motion of a single trapped ion interacting with standing laser pulses in Lamb-Dicke regime

Yang Mei-Rong, Hai Wen-Hua, Lu Geng-Biao, Zhong Hong-Hua
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  • 研究驻波型激光脉冲作用下,囚禁于Paul阱中的单离子在Lamb-Dicke区域的久期运动.通过试探解方法,得到系统的量子力学精确解.基于精确解描述的概率波包串,发现:1)波包串中心以及波包串的高度和宽度受激光脉冲强度的控制,通过调节激光强度可以控制波包串的形变和传播;2)在激光脉冲作用瞬间,离子的能量期待值发生跳变,而在激光关闭时段,有窄的能带形成;3)存在一个激光脉冲强度的临界值,在临界点附近,系统的稳定性发生变化.
    We investigate the secular motion of a single Paul-trapped ion in the Lamb-Dicke regime, which interacts with a sequence of standing laser pulses. By using the ansatz method, we get an exact quantum solution of the system. Based on the wave-packet trains described by the exact solution, we find that: i) The center, height and width of the wave-packet trains depend on the strength of laser pulses, the deformation and spread of the wave-packet trains can be controlled by adjusting the strength of laser. ii) Energy expectation values of the ion show jumps at the instantaneous switching on of the laser pulses. In the time intervals when the laser pulses are switched off some narrow energy bands are generated. iii) When the strength of laser pulses reaches a critical value, the system changes its stability.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10875039)资助的课题.
    [1]

    [1]Ai L Y, Yang J, Zhang Z M 2008 Acta Phys. Sin. 57 5589 (in Chinese) [艾凌艳、 杨健、 张智明 2008 物理学报 57 5589]

    [2]

    [2]Protsenko I E, Reymond G, Schlosser N, Grangier P 2002 Phys. Rev. A 66 062306

    [3]

    [3]Childs A M, Chuang I L 2000 Phys. Rev. A 63 012306

    [4]

    [4]Klappenecker A, Rtteler M 2003 Phys. Rev. A 67 010302

    [5]

    [5]Lévi B, Georgeot B, Shepelyansky D L 2003 Phys. Rev. E 67 046220

    [6]

    [6]Steane A, Roos C F, Stevens D, Mundt A, Leibfried D, Schmidt-Kaler F, Blatt R 2000 Phys. Rev. A 62 042305

    [7]

    [7]Ngerl H C, Leibfried D, Rohde H, Thalhammer G, Eschner J, Schmidt-Kaler F, Blatt R 1999 Phys. Rev. A 60 145

    [8]

    [8]Feng M, Wang X G 2002 J. Opt. B: Quantum Semiclass. Opt. 4 283

    [9]

    [9]

    [10]

    Feng M, Luo X L, Zhu X W, Shi L, Yan M 1998 Acta Phys. Sin. (Oversea) 7 488

    [11]

    ]Wu Y, Yang X X 1997 Phys. Rev. Lett. 78 3086

    [12]

    ]Shi L, Duan Y W, Feng M, Zhu X W, Fang X M 1998 Acta Phys. Sin. 47 1248 (in Chinese) [施磊、 段宜武、 冯芒、 朱熙文、 方细明 1998 物理学报 47 1248]

    [13]

    ]Gao K L, Yan M, Luo X L, Zhu X W, Huang G L, Li J M, Shi L 1995 Acta Phys. Sin. 44 43 (in Chinese)[高克林、 颜旻、 罗学立、 朱熙文、 黄贵龙、 李交美、 施磊 1995 物理学报 44 43]

    [14]

    ]Wang Z Q, Duan C K, An G L 2006 Acta Phys. Sin. 55 3438 (in Chinese) [汪仲清、 段昌奎、 安广雷 2006 物理学报 55 3438]

    [15]

    ]Fang M F, Liu X 2001 Acta Phys. Sin. 50 2363 (in Chinese) [方卯发、 刘翔 2001 物理学报 50 2363]

    [16]

    ]Hai W H, Duan Y W, Zhu X W, Luo X L, Shi L 1998 J. Phys. A 31 2991

    [17]

    ]Hai W H, Duan Y W, Zhu X W, Shi L, Luo X L, He C S 1997 Acta Phys. Sin. 46 2117 (in Chinese) [海文华、 段宜武、 朱熙文、 施磊、 罗学立、 何春山 1997 物理学报 46 2117]

    [18]

    ]Hai W H, Feng M, Zhu X W, Shi L, Gao K L, Fang X M 1999 J. Phys.  A 32 8265

    [19]

    ]Berman G P, James D F V, Hughes R J, Gulley M S, Holzscheiter M H, López G V 2000 Phys. Rev. A 61 023403

    [20]

    ]Chacón R, Cirac J I 1995 Phys. Rev. A 51 4900

    [21]

    ]Rabitz H, de Vivie-Riedle R, Motzkus M, Kompa K 2008 Science 288 824

    [22]

    ]Kral P, Thanopulos I, Shapiro M 2007 Rev. Mod. Phys. 79 53

    [23]

    ]Scott A J, Holmes C A, Milburn G J 1999 Phys. Rev. A 61 013401

    [24]

    ]Li F, Hai W H 2004 Acta Phys. Sin. 53 1309 (in Chinese) [李飞、 海文华 2004 物理学报 53 1309]

    [25]

    ]Chen W Q, Hai W H, Li H, Ma Z Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 1305 (in Chinese)[陈文钦、 海文华、 李辉、 马志英 2007 物理学报 56 1305]

    [26]

    ]Chen W Q, Hai W H, Song J W 2008 Acta Phys. Sin. 57 1608 (in Chinese) [陈文钦、 海文华、 宋建文 2008 物理学报 57 1608]

    [27]

    ]Gardiner S A, Cirac J I, Zoller P 1997 Phys. Rev. Lett. 79 4790

    [28]

    ]Li F, Hai W H, Chong G S, Xie Q T 2004 Commun. Theor. Phys. 42 599

    [29]

    ]Andrér R, Carvalho, Buchleitner A 2004 Phys. Rev. Lett. 93 204101

    [30]

    ]Lizuain I, Muga J G 2007 Phys. Rev. A 76 033808

    [31]

    ]Leibfried D, Blatt R, Monroe C, Wineland D 2003 Rev. Mod. Phys. 75 281

    [32]

    ]Gardiner S A, Jaksch D, Dum R, Cirac J I, Zoller P 2000 Phys. Rev.  A 62 023612

    [33]

    ]Hai W H, Feng M, Zhu X W, Shi L, Gao K L, Fang X M 2000 Phys. Rev. A 61 052105

    [34]

    ]Hai W H, Zhu X W, Feng M, Shi L, Gao K L, Fang X M 2001 J. Phys. A 34 L79

    [35]

    ]Hai W H, Huang S X, Gao K L 2003 J. Phys. B 36 3055

    [36]

    ]Hai W H, Lee C H, Chong G S 2004 Phys. Rev. A 70 053621

  • [1]

    [1]Ai L Y, Yang J, Zhang Z M 2008 Acta Phys. Sin. 57 5589 (in Chinese) [艾凌艳、 杨健、 张智明 2008 物理学报 57 5589]

    [2]

    [2]Protsenko I E, Reymond G, Schlosser N, Grangier P 2002 Phys. Rev. A 66 062306

    [3]

    [3]Childs A M, Chuang I L 2000 Phys. Rev. A 63 012306

    [4]

    [4]Klappenecker A, Rtteler M 2003 Phys. Rev. A 67 010302

    [5]

    [5]Lévi B, Georgeot B, Shepelyansky D L 2003 Phys. Rev. E 67 046220

    [6]

    [6]Steane A, Roos C F, Stevens D, Mundt A, Leibfried D, Schmidt-Kaler F, Blatt R 2000 Phys. Rev. A 62 042305

    [7]

    [7]Ngerl H C, Leibfried D, Rohde H, Thalhammer G, Eschner J, Schmidt-Kaler F, Blatt R 1999 Phys. Rev. A 60 145

    [8]

    [8]Feng M, Wang X G 2002 J. Opt. B: Quantum Semiclass. Opt. 4 283

    [9]

    [9]

    [10]

    Feng M, Luo X L, Zhu X W, Shi L, Yan M 1998 Acta Phys. Sin. (Oversea) 7 488

    [11]

    ]Wu Y, Yang X X 1997 Phys. Rev. Lett. 78 3086

    [12]

    ]Shi L, Duan Y W, Feng M, Zhu X W, Fang X M 1998 Acta Phys. Sin. 47 1248 (in Chinese) [施磊、 段宜武、 冯芒、 朱熙文、 方细明 1998 物理学报 47 1248]

    [13]

    ]Gao K L, Yan M, Luo X L, Zhu X W, Huang G L, Li J M, Shi L 1995 Acta Phys. Sin. 44 43 (in Chinese)[高克林、 颜旻、 罗学立、 朱熙文、 黄贵龙、 李交美、 施磊 1995 物理学报 44 43]

    [14]

    ]Wang Z Q, Duan C K, An G L 2006 Acta Phys. Sin. 55 3438 (in Chinese) [汪仲清、 段昌奎、 安广雷 2006 物理学报 55 3438]

    [15]

    ]Fang M F, Liu X 2001 Acta Phys. Sin. 50 2363 (in Chinese) [方卯发、 刘翔 2001 物理学报 50 2363]

    [16]

    ]Hai W H, Duan Y W, Zhu X W, Luo X L, Shi L 1998 J. Phys. A 31 2991

    [17]

    ]Hai W H, Duan Y W, Zhu X W, Shi L, Luo X L, He C S 1997 Acta Phys. Sin. 46 2117 (in Chinese) [海文华、 段宜武、 朱熙文、 施磊、 罗学立、 何春山 1997 物理学报 46 2117]

    [18]

    ]Hai W H, Feng M, Zhu X W, Shi L, Gao K L, Fang X M 1999 J. Phys.  A 32 8265

    [19]

    ]Berman G P, James D F V, Hughes R J, Gulley M S, Holzscheiter M H, López G V 2000 Phys. Rev. A 61 023403

    [20]

    ]Chacón R, Cirac J I 1995 Phys. Rev. A 51 4900

    [21]

    ]Rabitz H, de Vivie-Riedle R, Motzkus M, Kompa K 2008 Science 288 824

    [22]

    ]Kral P, Thanopulos I, Shapiro M 2007 Rev. Mod. Phys. 79 53

    [23]

    ]Scott A J, Holmes C A, Milburn G J 1999 Phys. Rev. A 61 013401

    [24]

    ]Li F, Hai W H 2004 Acta Phys. Sin. 53 1309 (in Chinese) [李飞、 海文华 2004 物理学报 53 1309]

    [25]

    ]Chen W Q, Hai W H, Li H, Ma Z Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 1305 (in Chinese)[陈文钦、 海文华、 李辉、 马志英 2007 物理学报 56 1305]

    [26]

    ]Chen W Q, Hai W H, Song J W 2008 Acta Phys. Sin. 57 1608 (in Chinese) [陈文钦、 海文华、 宋建文 2008 物理学报 57 1608]

    [27]

    ]Gardiner S A, Cirac J I, Zoller P 1997 Phys. Rev. Lett. 79 4790

    [28]

    ]Li F, Hai W H, Chong G S, Xie Q T 2004 Commun. Theor. Phys. 42 599

    [29]

    ]Andrér R, Carvalho, Buchleitner A 2004 Phys. Rev. Lett. 93 204101

    [30]

    ]Lizuain I, Muga J G 2007 Phys. Rev. A 76 033808

    [31]

    ]Leibfried D, Blatt R, Monroe C, Wineland D 2003 Rev. Mod. Phys. 75 281

    [32]

    ]Gardiner S A, Jaksch D, Dum R, Cirac J I, Zoller P 2000 Phys. Rev.  A 62 023612

    [33]

    ]Hai W H, Feng M, Zhu X W, Shi L, Gao K L, Fang X M 2000 Phys. Rev. A 61 052105

    [34]

    ]Hai W H, Zhu X W, Feng M, Shi L, Gao K L, Fang X M 2001 J. Phys. A 34 L79

    [35]

    ]Hai W H, Huang S X, Gao K L 2003 J. Phys. B 36 3055

    [36]

    ]Hai W H, Lee C H, Chong G S 2004 Phys. Rev. A 70 053621

  • [1] 汪野, 张静宁, 金奇奂. 相干时间超过10 min的单离子量子比特. 物理学报, 2019, 68(3): 030306. doi: 10.7498/aps.68.20181729
    [2] 李金晴, 罗云荣, 海文华. 囚禁单离子的量子阻尼运动. 物理学报, 2017, 66(23): 233701. doi: 10.7498/aps.66.233701
    [3] 陈召杭, 王德华, 程绍昊. 氢负离子在梯度电场中光剥离的波包动力学研究. 物理学报, 2015, 64(23): 233201. doi: 10.7498/aps.64.233201
    [4] 王姗姗, 王德华, 唐田田, 黄凯云. 激光脉冲对氢负离子在金属面附近光剥离的影响. 物理学报, 2011, 60(5): 053402. doi: 10.7498/aps.60.053402
    [5] 刘王云, 毕思文, 豆西博. 囚禁离子非线性Jaynes-Cummings模型量子场熵演化特性. 物理学报, 2010, 59(3): 1780-1785. doi: 10.7498/aps.59.1780
    [6] 艾凌艳, 杨 健, 张智明. 基于二维囚禁离子实现受控非门、交换门和相位门. 物理学报, 2008, 57(9): 5589-5592. doi: 10.7498/aps.57.5589
    [7] 张 淼, 贾焕玉, 姬晓辉, 司 坤, 韦联福. 制备囚禁冷离子的振动压缩量子态. 物理学报, 2008, 57(12): 7650-7657. doi: 10.7498/aps.57.7650
    [8] 陈文钦, 海文华, 宋建文. 双δ激光脉冲作用下Paul阱中单离子的规则与混沌运动. 物理学报, 2008, 57(3): 1608-1615. doi: 10.7498/aps.57.1608
    [9] 张 淼, 贾焕玉. 非Lamb-Dicke近似下制备囚禁冷离子的振动相干态. 物理学报, 2008, 57(2): 880-886. doi: 10.7498/aps.57.880
    [10] 毛杰健, 杨建荣. 变系数广义KdV方程新的类孤波解和精确解. 物理学报, 2007, 56(9): 5049-5053. doi: 10.7498/aps.56.5049
    [11] 陈文钦, 海文华, 李 辉, 马志英. 脉冲式棘齿势场作用下囚禁离子的规则与混沌运动. 物理学报, 2007, 56(3): 1305-1312. doi: 10.7498/aps.56.1305
    [12] 唐荣荣. 超短超强脉冲激光产生的电离通道的存活性态分析. 物理学报, 2006, 55(2): 494-498. doi: 10.7498/aps.55.494
    [13] 汪仲清, 段昌奎, 安广雷. 囚禁离子的非线性Jaynes-Cummings模型及其布居数反转演化. 物理学报, 2006, 55(7): 3438-3442. doi: 10.7498/aps.55.3438
    [14] 曾 昕, 张鸿庆. (2+1)维Boussinesq方程的Backlund变换与精确解. 物理学报, 2005, 54(4): 1476-1480. doi: 10.7498/aps.54.1476
    [15] 刘成仕, 杜兴华. 耦合Klein-Gordon-Schr?dinger方程新的精确解. 物理学报, 2005, 54(3): 1039-1043. doi: 10.7498/aps.54.1039
    [16] 曲照军, 柳盛典, 杨传路. 囚禁离子与单模场的相互作用. 物理学报, 2005, 54(3): 1156-1161. doi: 10.7498/aps.54.1156
    [17] 李飞, 海文华. 激光脉冲作用下囚禁离子的规则与混沌运动. 物理学报, 2004, 53(5): 1309-1315. doi: 10.7498/aps.53.1309
    [18] 石玉仁, 吕克璞, 段文山, 洪学仁, 赵金保, 杨红娟. 组合KdV方程的显式精确解. 物理学报, 2003, 52(2): 267-270. doi: 10.7498/aps.52.267
    [19] 方卯发, 刘翔. 驻波激光场中囚禁离子内外自由度的周期纠缠. 物理学报, 2001, 50(12): 2363-2368. doi: 10.7498/aps.50.2363
    [20] 方本民, 姚志欣, 潘佰良, 陈 星, 陈 钢. 碱土金属蒸气中两种不同机理的高重复率脉冲激光交替振荡现象. 物理学报, 2000, 49(8): 1652-1655. doi: 10.7498/aps.49.1652
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-05-16
  • 修回日期:  2009-08-09
  • 刊出日期:  2010-02-05

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