[科普中國]-杰恩斯-卡明斯模型

杰恩斯-卡明斯模型（Jaynes–Cummings model (JCM)）是一個量子光學(xué)的理論模型。 這是一個描述雙態(tài)系統(tǒng)和量化光腔(optical cavity)交互作用的模型，這種交互作用和光子的存在與否無關(guān)(在電磁輻射能造成光子自發(fā)性的放射與吸收)。它主要被運(yùn)用在原子物理學(xué)，量子光學(xué)，固態(tài)量子信息電路的理論與實(shí)驗(yàn)上。

簡介杰恩斯-卡明斯模型（Jaynes–Cummings model (JCM)）是一個量子光學(xué)的理論模型。 這是一個描述雙態(tài)系統(tǒng)和量化光腔(optical cavity)交互作用的模型，這種交互作用和光子的存在與否無關(guān)(在電磁輻射能造成光子自發(fā)性的放射與吸收)。它主要被運(yùn)用在原子物理學(xué)，量子光學(xué)，固態(tài)量子信息電路的理論與實(shí)驗(yàn)上。1

量子光學(xué)量子光學(xué)（英語：Quantum optics）是物理學(xué)一個1990年后成熟的新興分支，為原子分子與光物理的一部分，和冷原子物理緊密相連，和凝態(tài)物理、粒子物理學(xué)、宇宙學(xué)等成熟分支相比，特征在于精密的實(shí)驗(yàn)和精準(zhǔn)的理論擁有緊密、具建設(shè)性的互動。 在1960年代因?yàn)闈h伯里·布朗及特維斯效應(yīng)刺激而發(fā)展出理論基礎(chǔ)，討論不同程度的相量子相干性，如為零是典型的單光子源判準(zhǔn)．主要研究光子和原子的量子相互作用，研究工具為激光及離子井。1

雙態(tài)系統(tǒng)在量子力學(xué)里，雙態(tài)系統(tǒng)是一種擁有兩個互相獨(dú)立的量子態(tài)的量子系統(tǒng)。更正式地說，雙態(tài)系統(tǒng)的希爾伯特空間是二維的，自由度是2。注意，這并不是指該系統(tǒng)只有兩個量子態(tài)，因?yàn)楦鶕?jù)量子力學(xué)公設(shè)態(tài)疊加原理，系統(tǒng)可以處于這兩個獨(dú)立量子態(tài)的任意疊加態(tài)。

若雙態(tài)系統(tǒng)中的二個量子態(tài)有相同的能量，則雙態(tài)系統(tǒng)只存在尋常解，但若二個量子態(tài)之間有能量差，則會出現(xiàn)非尋常解。1

共振腔共振腔是指特定波長的波在長度固定的腔體內(nèi)共振。在共振腔內(nèi)的共振現(xiàn)象擁有較好的振幅。因?yàn)榍惑w的兩端是共振的節(jié)點(diǎn)，所以波共振時，腔體長度必須為半波長的整數(shù)倍。種類有環(huán)形共振腔、波動維電磁波的光學(xué)共振腔、微波共振腔等等。

光學(xué)共振腔是激光組成的三元素之一，可以依照反射面的存在與否分為開腔與閉腔兩種。共振腔的作用主要是用來讓增益介質(zhì)實(shí)現(xiàn)了布居數(shù)反轉(zhuǎn)后，可以做為光放大器（Gain amplifier），透過共振腔可收集放大后之訊號，形成一震蕩器(oscillator)。

激光共振腔的種類主要分為三大類，第一種為平行平面腔由兩個平行平面反射鏡組成，光學(xué)上稱為法布里-博羅光共振腔（Fabry–Perot resonator），簡稱為F - P腔，多用于固態(tài)激光系統(tǒng)。第二種為雙凹腔由兩個凹面反射鏡組成，其中一種個特殊而常用的形式是共焦腔（confocal），由兩個曲率半徑相同的凹面反射鏡組成，且兩鏡間距離等于曲率半徑，兩鏡面與焦點(diǎn)重合，共焦腔衍射損耗小，調(diào)整容易。第三種為平凹腔由伊格平面反射鏡和一個凹面反射鏡組成，其中一種特殊而常用的形式是半共焦腔，相當(dāng)于共焦腔的一半。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所