Función de Wigner y Decoherencia Cuántica para Sistemas Átomo-Campo en Cavidades QED

Abstract

ABSTRACT: The processes of quantum decoherence in QED cavities have been extensively studied in the last decade, both experimentally by Haroche, Raimond et. al., as theoretically by Nemes, Davidovich et. to the. We present here the dynamics of the Wigner function for a system consisting of a two-level atom and a cavity in a dissipative environment, using a numerical integration scheme that allows us to consider initial Squeezed and Schrodinger's Cat States. The interaction between the atom and the single-mode field is considered by a dispersive model, that is, the interaction in the Hamiltonian of Jaynes-Cummings appears as a small disturbance. The interest is focused both on the quantum characteristics of the dispersive approach (preparation of mesoscopic states) and on the aspects that characterize dynamics and dissipation. In particular, the gradual loss of quantum coherence is observed through the use of the Wigner function, where the disappearance of the interference regions of the initial quantum states is evidenced.

RESUMEN: Los procesos de decoherencia cuántica en cavidades QED han sido extensamente estudiados en la última década, tanto experimentalmente por Haroche, Raimond et. al., como teóricamente por Nemes, Davidovich et. al. Se presenta aquí la dinámica de la función de Wigner para un sistema conformado por un átomo de dos niveles y una cavidad en un ambiente disipativo, usando un esquema de integracion numérica que permite considerar estados iniciales tipo Squeezed y Schrodinger’s Cat States. La interacción entre el átomo y el campo monomodo se considera mediante un modelo dispersivo, es decir, la interacción en el Hamiltoniano de Jaynes-Cummings aparece como una pequeña perturbación. El interés se enfoca tanto en las características cuánticas de la aproximación dispersiva (preparación de estados mesoscópicos) como en los aspectos que caracterizan la dinámica y la disipación. En particular, se observa la pérdida gradual de las coherencias cuánticas mediante el uso de la función de Wigner, en donde se evidencia la desaparición de las regiones de interferencia de los estados cuánticos iniciales.