【摘 要】
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腔光机械可以用于探索机械系统在量子体系所具有的新颖的物理性质.特别是对腔光机械系统的冷却,使我们能够在实验上观察到宏观物体的量子特性.近几年来,各种冷却方案层出不穷,都致力于将机械振子的声子数目降低到1以下,在实验上,对机械振子冷却已经达到了mk量级,相信随着研究的深入,这个温度还会被进一步降低.伴随着冷却的研究,关于腔机械系统的其他量子特性也有着广泛而深入的研究,比如在精密测量上有着重要应用的压
【机 构】
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华南师范大学广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室(信息光电子科技学院) 华南师范大学广东省量子调
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腔光机械可以用于探索机械系统在量子体系所具有的新颖的物理性质.特别是对腔光机械系统的冷却,使我们能够在实验上观察到宏观物体的量子特性.近几年来,各种冷却方案层出不穷,都致力于将机械振子的声子数目降低到1以下,在实验上,对机械振子冷却已经达到了mk量级,相信随着研究的深入,这个温度还会被进一步降低.伴随着冷却的研究,关于腔机械系统的其他量子特性也有着广泛而深入的研究,比如在精密测量上有着重要应用的压缩特性和在量子信息中占据重要地位的纠缠[1]等量子特性.
其他文献
本文提出了一种利用空心金属波导产生矢量空心光束的新方法.入射光是由2π相位板和透镜相位调制产生的标量空心光束,将入射光通过空心金属波导的空心区域激发出TE01或TM01模式,并在自由空间衍射.计算了通过空心金属波导之后模式光强的矢量分布,包括光强分布,偏振情况和相位变化等.由矢量瑞利-索末菲衍射积分公式的理论计算,发现经过空心金属波导产生的矢量光束在自由空间的场强分布是环状的、偏振矢量分布不均匀的
极性分子具有较长的相干时间和较强的偶极-偶极相互作用,因而它被视为量子信息处理的有效量子载体.本文基于分子摆动态作为量子比特研究了处于热平衡状态下三极性分子线性链系统的三体量子关联特性,分析了三体负性熵纠缠度、测量诱导扰动和三体量子失协受电场强度、分子电偶极矩、分子转动常数、偶极-偶极相互作用和温度等参数影响的变化规律.
带有量子轨道角动量的涡旋光场在经典光学和量子光学都有着广泛应用,如高带宽光通信,量子信息处理及光学镊子.然而,量子信息传输与存储的波长不对等,因此频率转换技术就成了实现波长对接的关键.对频率转换过程的要求主要有三点,光子量子特性的保持,高转换效率和低噪声.为此,我们通过采用主从激光同步系统[1]实现通信波段涡旋光场的高效率和低噪声的频率转换,并验证其光子角动量在频率上转换过程中得到保持.
我们实验实现了一种新型的拉曼散射—相位灵敏拉曼散射过程,通过向原子系综中注入与原子内态相干的斯托克斯种子光场可以实现这一相位敏感的拉曼散射过程,其相位敏感性来自于原子系综中内态相干性和注入光场之间的相位关联.通过改变原子内态相干性与注入光场之间的相位差就可以实现注入光场的放大和压制,而且相比于其它的拉曼过程这一相位灵敏的拉曼散射放大倍数(也就是转换效率)更大.
红外光谱在许多基础应用科学的材料特性的分析中扮演着非常重要的角色.比如,红外光谱能够量化气体污染物的成分,或者显示出半导体导电性的机制.当前,在红外领域的单光子探测水平已经得到极大的提高,InGaAs APDs,超导单光子探测器,频率上转换探测器都有应用.但是InGaAs APDs因为低的量子效率,高的暗计数,以及余脉冲效应,超导探测器则由于制冷剂的使用遭到限制,而上转换探测器则结合了Si-APD
SU(1,1)非线性干涉仪是基于光学参量放大器的测量仪器.我们在理论上用平衡零拍探测法研究了一个输入端注入相干态,另一个输入端注入压缩态情况下,SU(1,1)非线性干涉仪的位相测量精度.由于光学参量过程的放大效应,SU(1,1)非线性干涉仪测量精度比Mach-Zehnder干涉仪的有所提高.当压缩态光场注入非线性干涉仪时,其测量精度会再一次提高.这是由于注入的压缩态减小了测量噪声.
在量子计算和量子操控领域,如果我们能够知道量子系统的精确哈密顿量,就可以知道系统如何演化,然后开发该量子系统进行量子计算和量子操控,实现各种量子算法.对于一个多体的量子系统,系统的哈密顿量是由系统各部分能量组成的,通常情况下,我们要获取其系统的全部信息是很困难的.另外,对于很多固体量子多体系统,我们只能接触系统其中的一部分.比如自旋链,一般只能接触自旋链的一端,这都给我们的哈密顿量层析带来了很大的
腔光机械系统已经在理论和实验上证明,可以在宏观尺度上呈现非常丰富的量子效应.例如,光场的压缩、叠加态,光子数的非破坏性测量,制备机械振子的压缩态,产生纠缠光子对,让光场与机械模纠缠[1]、两个机械振子的之间的纠缠[2]等等.这些量子效应通常只存在于微观世界中,而其中的纠缠特性,由于它在量子通信和量子信息过程中的重要应用,有着重要的研究价值.并且,纠缠还是发展了百余年依然在不断完善的量子力学的一大特
最近,Xu等人提出了在无消相干子空间(Decoherenee-free subspaces)内实现非绝热和乐量子计算(Non-adiabatic holonomic quantum computation)的方案[11.该方案既可以压制由外部环境引起的整体噪声又可以抵抗操作过程中随机产生的局域噪声,可以极大地提高量子计算机的保真度.但是,该方案要依赖四体相互作用才能实现逻辑门操控.
在量子光学度量中,常规的方法是使用具有非经典性的光场通过线性干涉仪实现相位灵敏度的提高,这种方法要求我们使用的量子态具有压缩,纠缠效应,以减少量子噪音的干扰[1].非线性干涉仪是使用非线性Kerr介质(如光学参量放大器)代替传统的分束器,增加相位信号从而提高信噪比,通过输入经典态,就可以实现相位灵敏度的提高.这种通过非线性干涉实现的光学度量在实验上也首次获得了成功[2].