Nghiên cứu các tính chất phi cổ điển của trạng thái thêm hai và bớt một Photon lên hai mode kết hợp

Trong bài báo cáo này đã tiến hành nghiên cứu các tính chất phi cổ điển bậc thấp và bậc cao, đó là nén tổng và nén hiệu hai mode, tính chất phản kết chùm hai mode, tính đan rối và sự vi phạm bất đẳng thức Cauchy – Schwarz của trạng thái thêm hai và bớt một photon lên hai mode kết hợp. Qua quá trình khảo sát, chúng tôi chỉ ra được trạng thái thêm hai và bớt một photon lên hai mode kết hợp có tính chất nén tổng và nén hiệu hai mode và thể hiện tính chất phản kết chùm bậc thấp và bậc cao.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu các tính chất phi cổ điển của trạng thái thêm hai và bớt một Photon lên hai mode kết hợp NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT PHI CỔ ĐIỂN CỦA TRẠNG THÁI THÊM HAI VÀ BỚT MỘT PHOTON LÊN HAI MODE KẾT HỢP NGUYỄN MINH NHÂN1 TRƯƠNG MINH ĐỨC1 , LÊ THỊ HỒNG THANH1,2 1 Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế 2 Trường Đại học Quảng Nam Tóm tắt: Trong bài báo cáo này, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu các tính chất phi cổ điển bậc thấp và bậc cao, đó là nén tổng và nén hiệu hai mode, tính chất phản kết chùm hai mode, tính đan rối và sự vi phạm bất đẳng thức Cauchy – Schwarz của trạng thái thêm hai và bớt một photon lên hai mode kết hợp. Qua quá trình khảo sát, chúng tôi chỉ ra được trạng thái thêm hai và bớt một photon lên hai mode kết hợp có tính chất nén tổng và nén hiệu hai mode và thể hiện tính chất phản kết chùm bậc thấp và bậc cao. Ngoài ra, trạng thái này hoàn toàn vi phạm bất đẳng thức Cauchy - Schwarz và thể hiện tính chất đan rối theo hai tiêu chuẩn đan rối Hillery - Zubairy và tiêu chuẩn đan rối Hyulchul Nha - Jeawan Kim. Từ khóa: Nén tổng hai mode, nén hiệu hai mode, phản kết chùm, sự vi phạm bất đẳng thức Cauchy - Schwarz, tính đan rối. 1 GIỚI THIỆU Nghiên cứu các trạng thái phi cổ điển có ý nghĩa rất quan trọng trong việc tăng độ chính xác của các phép đo và làm cơ sở để nghiên cứu và áp dụng vào một số lĩnh vực quan trọng của vật lý như vật lý chất rắn, quang lượng tử, thông tin lượng tử và máy tính lượng tử. Vào năm 1991, Agarwal và Tara đã đề xuất ý tưởng ban đầu về trạng thái kết hợp thêm photon [1] và cũng đã chứng minh được trạng thái này là một trạng thái phi cổ điển. Từ đó đến nay, có rất nhiều trạng thái phi cổ điển mới được đề xuất bằng việc thêm photon vào các họ trạng thái kết hợp. Có thể nói, việc thêm photon hoặc bớt photon vào một trạng thái vật lý là một phương pháp quan trọng để tạo ra các trạng thái phi cổ điển mới và cho nhiều tính chất vật lý khác lạ. Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế ISSN 1859-1612, Số 4(48)/2018: tr. 12-23 Ngày nhận bài: 12/8/2017; Hoàn thành phản biện: 19/8/2017; Ngày nhận đăng: 26/8/2017 NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT PHI CỔ ĐIỂN CỦA TRẠNG THÁI... 13 Bằng cách thêm hai và bớt một photon lên trạng thái kết hợp hai mode, chúng tôi đưa ra trạng thái mới gọi là trạng thái thêm hai và bớt một photon lên hai mode kết hợp như sau: ˆ†2 + b |αia |βib ,
|ψiab = Nαβ a (1) trong đó Nαβ = √ 1 ˆ† và ˆb lần lượt là toán là hệ số chuẩn hóa, a 2+4|α|2 +(α∗2 +β)(α2 +β ∗ ) tử sinh đối với mode a và toán tử hủy đối với mode b. Việc nghiên cứu tính chất phi cổ điển của một số trạng thái thêm photon [8] và bớt photon [2] đã được một số tác giả đề xuất nghiên cứu. Tuy nhiên, việc nghiên cứu các tính chất phi cổ điển của trạng thái thêm và bớt photon lên hai mode kết hợp vẫn chưa được nghiên cứu nhiều. Vì vậy, trong bài báo này chúng tiến hành nghiên cứu các tính chất phi cổ điển của trạng thái thêm hai và bớt một photon lên hai mode kết hợp. 2 TÍNH CHẤT NÉN CỦA TRẠNG THÁI THÊM HAI VÀ BỚT MỘT PHOTON LÊN HAI MODE KẾT HỢP 2.1 Nén tổng hai mode Quá trình nén tổng hai mode được Hillery [3] đưa ra vào năm 1989. Một trạng thái được gọi là nén tổng nếu trung bình trong trạng thái đó thỏa mãn bất đẳng thức D E D E2 1 Vˆϕ2 − Vˆϕ − (ˆ na + n ˆ b + 1) < 0, (2) 4   ˆ†ˆb† + e−iϕ a trong đó Vˆϕ = eiϕ a ˆˆb , n ˆ† a ˆa = a ˆ b = ˆb†ˆb. Để thuận tiện cho việc khảo ˆ, n sát ta đặt S là tham số nén tổng có dạng D E D E2 1 S = Vϕ − Vˆϕ − (ˆ ˆ 2 na + n ˆ b + 1) . (3) 4 Một trạng thái gọi là nén tổng hai mode khi S < 0. Vì α và β là các số phức nên ta đặt α = ra exp(iϕa ), β = rb exp(iϕb ) và ϕ = ϕa − ϕb . Thay các giá trị này vào công thức (3) ta được 1 −1  4 S = [2 +4ra2 + ra4 + ...