در این پایان نامه به مطالعه رفتار درهم تنیدگی اتم- فوتون در سیستم سه ترازی بسته از نوع لامبدا در شرط تشدید چند فوتونی و فراتر از آن پرداخته شده است. در شرط تشدید چند فوتونی، با استفاده از رهیافت آنتروپی کوانتومی کاهش یافته و حل معادلات ماتریس چگالی نشان داده شده است که درهم تنیدگی که در اثر برهم کنش میان اتم و میدان های اعمال شده به آن به وجود می آید توسط فاز نسبی و شدت میدان های اعمال شده به سیستم قابل کنترل می باشد. همچنین اتم و فوتون به ازای مقادیر مشخصی از پارامترها غیردرهم تنیده می شوند. در این حالت نیز پارامتر فاز نسبی نقش مهمی ایفا می کند. در پایان نشان داده شده است که سیستم کوانتومی بسته مورد بحث در شرط تشدید چندفوتونی می تواند کاندیدای مناسبی برای تولید درهم تنیدگی بلندمدت میان زیرسیستم های خود باشد.

در این پایان نامه چرخش مغناطو-اپتیکی غیرخطی (nmor) در نیمه رساناهای چاه کوانتومی مورد بررسی قرار می گیرد. برای همین منظور دو سیستم v-شکل جفت شده را از نیمه رسانای چاه کوانتومی gaas درنظرمی گیریم. در ابتدا با اعمال سه میدان لیزری به سیستم اتمی چاه کوانتومی به مطالعه nmor می پردازیم. نشان می دهیم که در حضور یک میدان مغناطیسی ایستا، جهت قطبش نور کاوشگر بدون جذب در سیستم با القای دو شکستی در محیط می چرخد و این چرخش قطبش نور را می توان با شدت میدان های لیزری و یا میدان مغناطیسی کنترل کرد. همچنین نشان می دهیم که بیشترین شدت نور خروجی با قطبش چرخیده حاصل می شود. سپس به بررسی کنترل nmor در این نیمه رسانای چاه کوانتومی توسط فاز نسبی میدان های لیزری می پردازیم. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در حضور میدان مغناطیسی ایستا، جهت قطبش نور کاوشگر در نتیجه القای دوشکستی در محیط می چرخد و نیز nmor قابل توجهی بدون هیچ گونه جذب در سیستم به همراه بیشترین نور خروجی به دست می آید. بدین ترتیب با انتخاب یک فاز مناسب می توانیم دو شکستی و یا دورنگی را در سیستم القا کنیم و همچنین شدت نور خروجی را کنترل کنیم. در این پایان نامه اثر همدوسی اسپین الکترون بر روی nmor نیز بررسی شده است و تاثیر قابل توجه واپاشی این همدوسی نشان داده شده است. ملاحظه می شود که واپاشی همدوسی اسپین الکترون مسئول بخش عمده ای از نور خروجی با قطش چرخیده است. به طور کلی نتایج مطالعات نشان می دهد که چرخش مغناطو-اپتیکی درنیمه رسانای چاه کوانتومی به شدت میدان های لیزری و مغناطیسی، فاز نسبی میدان های همدوس و همچنین به واپاشی همدوسی اسپین الکترون وابسته است.

در این پایان نامه تحول زمانی و رفتار حالت پایای درهمتنیدگی در زمینه برهمکنش اتم با میدان الکترومغناطیسی مورد مطالعه قرار می گیرد. برای این منظور آنتروپی کاهش یافته اتمی و معیار دوان را به ترتیب برای بررسی درهمتنیدگی اتم-فوتون و درهمتنیدگی فوتون-فوتون به کار می بریم. ابتدا دو سیستم به نام های جفتیدگی تراز بالا و جفتیدگی تراز پایین در نظر می گیریم و نشان داده می شود که درهمتنیدگی بین اتم و گسیل خودبه خودی اش در این دو سیستم را می توان توسط میدان لیزری جفت شونده کنترل نمود. این میدان اثرات متفاوتی را بر درهمتنیدگی این دو سیستم دارد. تنها در سیستم با جفتیدگی تراز پایین درهمتنیدگی به یک مقدار ثابت غیر صفر می رسد که این مقدار ثابت توسط شدت و نامیزانی میدان جفت شونده قابل کنترل است. در ادامه دو نوع سیستم سه ترازی وابسته به فاز درنظر می گیریم. در یکی از آن ها رفتار وابسته به فاز ناشی از ساختار حلقه بسته آن سیستم است، در حالی که رفتار وابسته به فاز سیستم دیگر ناشی از همدوسی تولید شده توسط گسیل خودبه خودی است. نشان داده می شود که درهمتنیدگی بین اتم پوشیده و گسیل خودبه خودی اش در هر دو سیستم به یک مقدار پایا می رسد که توسط شدت و فاز نسبی میدان های اعمالی قابل کنترل است. در پایان برهمکنش یک میدان کوانتیده شامل دو مد با یک اتم سه ترازی در پیکربندی نوع لامبدا را در حضور اثر غیرخطی کر متقابل درنظر می گیریم. ابتدا رفتار دینامیکی درهمتنیدگی اتم-فوتون مورد مطالعه قرار می گیرد و نشان داده می شود که افزایش ضریب اثر کر متقابل رفتار متفاوتی را در سه مدل ارائه شده در برهمکنش اتم-میدان القاء می کند. بعلاوه ملاحظه می شود که دو مد میدان کوانتیده تنها در صورت اعمال میدان کلاسیکی به دو تراز پایه با یکدیگر درهمتنیده می شوند. همچنین نتایج نشان می دهند که چلاندگی دو مد تنها در غیاب میدان کلاسیکی و اثرهای غیرخطی امکان پذیر است.

دراین پایان نامه پدیده دوپایایی نوری درچاه های کوانتومی نیم رسانا موردبررسی قرار می گیردو شامل چهار فصل است.درفصل اول خلاصه ای ازمفاهیم مقدماتی شامل برهم کنش اتم-میدان وماتریس چگالی ونوسانات رابی بحث شده وسپس به سراغ پدیده دوپایایی نوری در سیستم سه ترازی نوعvوحل عدی آن می رویم.فصل دوم شامل ساختار کاواک حلقوی نوری وشرایط مرزی ومعادلات اصلی حاکم برآن یعنی معادلات ماکسول-بلاخ است ودوپدیده شفافیت القائی الکترومغناطیسی(eit)ولیزینگ بدون وارونی(lwi)موردبررسی قرار می گیرند.فصل سوم شامل توصیف چاه های کوانتومی وساختار وخواص آنهاست وبالاخره درفصل چهارم همدوسی اسپینی که پدیده مهم دخالت کننده درعملکرد چاه است و بالاخص همدوسی اسپینی الکترونی بحث شده است.سپس پدیده دوپایایی وچند پایایی درموجبر چاه کوانتومی gaas که سیستمی چهارترازی است وحل عددی ماتریس چگالی مربوط به آن ارائه شده وبحث آخر مربوط به ساختارهای ناهمگن مغناطیسی دیجیتال ودوپایایی درآن هاست.نتیجه ای که دراین پایان نامه می توان به آن اشاره کرد آن است کهه همدوسی های اسپینی اکسیتونی والکترونی نقش مهمی رادردوپایایی وبه دنبال آن چندپایایی درسیستم های چاه کوانتومی به عهده دارند و به خصوص می توان باتنظیم فاز نسبی دومیدان کنترلی وکاوشگردرفازخاصی گذار از دوپایایی به چندپایایی را بدست آود.