بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، دینامیک درهمتنیدگی یک اتم دوترازی که با یک میدان کوانتیده تکمد در یک کاواک اپتومکانیکی میرا برهم-کنش میکند را در حضور لیزر رانشی بررسی میکنیم. برای نیل به این منظور پس از به دست آوردن هامیلتونی مؤثر، یک جمله اتلافی را به طور مناسب به آن اضافه میکنیم. سپس، شکل صریح وابسته به زمان بردار حالت کل سامانه با انتخاب شرایط اولیه مناسب اتم، میدان و آینه مرتعش را به دست میآوریم و در نهایت تغییرات زمانی آنتروپی خطی را به عنوان سنجهای برای اندازهگیری درهمتنیدگی مورد مطالعه قرار میدهیم. نتایج نشان میدهند که اتلاف باعث کاهش میزان درهمتنیدگی بین اتم و زیرسامانههای میدان و آینه می-شود.
کلید واژه- آنتروپی خطی، درهمتنیدگی، کاواک اپتومکانیک، هامیلتونی مؤثر.
-1 مقدمه
گروه والتر برای اولین بار اثرهای فشار تابشی را بر آینه-های ماکروسکوپیک مشاهده کردند .[1] در این آزمایشها از یک کاواک اپتیکی استفاده شد که در آن، یکی از آینه-های انتهایی آزادانه در محدوده مشخصی حرکت میکند. در این شرایط، حرکت ارتعاشی آینه با میدان تابشی درون کاواک توسط فشار تابشی جفت میشود. این نوع برهم-کنش نور با ماده - جسم ماکروسکوپیک - که در آن، فشار تابشی توانایی جابجا کردن یک جسم ماکروسکوپیک - همانند آینه متحرک - را دارد به جفتشدگی اپتومکانیک موسوم است و سامانه مربوطه را یک سامانه اپتومکانیک مینامند. در سالهای اخیر سامانههای اپتومکانیک کاربردهای بسیار گستردهای را در فیزیک تجربی و نظری به خود اختصاص دادهاند.کاربردهای چنین سامانهای به قدری قابل ملاحظه است که در حوزه وسیعی از پژوهش-های اپتیک کوانتومی میتوان از قابلیتها و توانمندی-های آن بهره جست. با استفاده از سامانههای اپتومکانیک میتوان اصول مهمی از مکانیک کوانتومی را مورد آزمون تجربی قرار داد .[2]
از جمله کاربردهای سامانههای اپتومکانیک میتوان به اندازه گیریهای دقیق جرم و نیرو [3]، آشکارسازی امواج گرانشی [4]، پردازش اطلاعات کوانتومی و سردسازی نوسانگرهای مکانیکی نزدیک به حالت پایه [5] اشاره کرد. از سوی دیگر، درهمتنیدگی یکی از پدیدههای مهم مکانیک کوانتومی بهشمار میرود که در سالهای اخیر، سامانههای اپتومکانیک که در سادهترین حالت از یک کاواک اپتیکی با تکآینه متحرک تشکیل شدهاند، امکان بررسی این اثر کوانتومی را ممکن ساختهاند .[6] در این سامانهها نیروی فشار تابشی می-تواند منجر به حرکت آینه متحرک حول نقطه تعادل و در نتیجه جفتشدگی مدهای مکانیکی و اپتیکی و ایجاد درهمتنیدگی میان آنها شود.اخیراً حالتهای درهمتنیده سهجزئی در یک سامانه اپتومکانیکی متشکل از یک اتم دوترازی و میدان کوانتیده تکمد در کاواک اپتیکی با یک آینه متحرک در غیاب لیزر رانشی در [7] و در حضور لیزر رانشی در [8] بررسی شده است. در مقاله حاضر، اثر اتلاف میدان بر دینامیک درهمتنیدگی این سامانه در حضور لیزر رانشی مورد بررسی قرار میگیرد.
-2 مدل فیزیکی سامانه
سامانهای اپتومکانیکی مانند شکل 1 را در نظر میگیریم.این سامانه شامل یک اتم دوترازی با حالت پایه g ،حالت برانگیختهe و بسامد گذار at است که با یکمیدان تابشی کوانتیده تکمد در یک کاواک اپتومکانیکی میرا که یکی از آینههای آن متحرک است برهمکنش می-کند.همچنین، سامانه توسط یک میدان پمپ با بسامد pودامنه E p روی آینه تغذیه میشود و آهنگ اتلافکاواک را نشان میدهد. اثر دامنه میدان لیزر رانشی به این دلیل که برای تحقق فیزیکی سامانه اپتومکانیکی مورد نظر بسیار حائز اهمیت میباشد در نظر گرفته شده است و در مورد نتایج حضور آن در مرجع [ 8] به طور جامع بحث کردهایم. با در نظر گرفتن آینه متحرک همانند یکنوسانگر هماهنگ کوانتومی با جرم مؤثر m و بسامدm، هامیلتونی کل سامانه را به صورت زیر مینویسیم:
