原子激光器、相干态与相干性：I. 物理可实现的纯态系综

H. M. Wiseman; John A. Vaccaro

原子激光器、相干态与相干性：I. 物理可实现的纯态系综

量子物理 2007-05-23 v2

作者: H. M. Wiseman , John A. Vaccaro

摘要

激光器，无论是光学激光器还是原子激光器，都是产生相干玻色子束的开放量子系统。在远阈值以上，激光器模式的稳态 $\rho_{ss}$ 是具有随机相位的相干场态的混合，或等价地，是数态的泊松混合。本文回答一个问题：诸如这些将 $\rho_{ss}$ 描述为纯态稳态系综的说法，能否被物理实现？若在不改变系统动力学的情况下，实验者(原则上)可随时知道系统处于系综中某一纯态成员，则该系统的纯态系综可物理实现。只要耦合可用马尔可夫主方程描述，此类知识便可通过监测系统所耦合的浴来获得。利用(原子)激光器的一组主方程，我们求解了物理可实现(PR)系综。我们发现，对于激光器模式中玻色子的任意有限自能 $\chi$ ，相干态系综并非 PR；最接近它的是压缩态系综。这对原子激光器尤为相关，其中弹性碰撞引起的自能预期很大。相比之下，数态系综总是 PR。随着 $\chi$ 增大，PR 系综中最接近相干态系综的态被压缩得越来越厉害。尽管如此，仍存在这样的 $\chi$ 值，使得具有明确相干振幅的态是 PR，即使原子激光器并不相干(就具有玻色简并输出而言)。我们依据条件相干性(条件玻色简并)讨论了此反常现象的物理意义。

关键词

原子激光器相干态物理可实现的系综马尔可夫主方程自能条件相干性

引用

@article{arxiv.quant-ph/9906125,
  title  = {Atom lasers, coherent states, and coherence: I. physically realizable ensembles of pure states},
  author = {H. M. Wiseman and John A. Vaccaro},
  journal= {arXiv preprint arXiv:quant-ph/9906125},
  year   = {2007}
}

备注

20 pages, 7 figures. To be published in Phys. Rev. A, as part I of a two-part paper. This paper is considerably changed from the original version, and an error has been corrected. Some material from the original version is in quant-ph/0112145, which is part II of the two-part paper

原子激光器、相干态与相干性：I. 物理可实现的纯态系综

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关键词

引用

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