量子通信是量子力学衍生出来的重要领域之一,具有广阔的应用前景和发展前景。随着科学技术和工艺水平的不断进步,量子通信已经实现了由理论到实验再向应用的转化。实现强辐射耦合对于量子通信是至关重要的。本论文主要为解决量子通信存在的退相干效应,增强两个量子辐射子之间的信息交换提出了可靠的方案支持。本论文首先设计支持强耦合的光学纳米天线,并对其局域表面等离激元共振的模式进行分析和记录;接着研究了回音壁模式微盘腔的谐振模式,通过调整微盘腔的结构和尺寸,使微盘腔的谐振模与纳米天线的谐振模一致,也就是让微盘腔的共振波长与光学纳米天线的共振波长相同;最后把纳米天线植入微盘腔,形成杂化纳米结构,在纳米尺度实现两个量子辐射子之间的信息传输。本学位论文的研究,金属纳米颗粒对于电场强度的增强效果达到了3.37倍,杂化纳米结构实现了6.77μm的量子通信。该研究为量子通信的应用化提供了可靠的理论指导和方案支持。本论文的主要工作和关键之处在于:1.选用金属纳米颗粒增强辐射耦合。金属纳米颗粒可以支持强局域化表面等离子激元、有目的地设计远场辐射和量子之间的辐射耦合。设计结构、尺寸适宜的金属纳米颗粒来增强两个量子辐射子之间的辐射耦合是本论文研究的关键。设计好光学纳米天线之后,对纳米天线增强光场的效果和系统的场强分布进行研究和分析。2.选用合适的光学微腔作为介质环境。微盘腔的品质因子很高,不仅可以把光能长时间储存在腔内,对光场还有增强效果。采用尺寸合适的微盘腔作为杂化纳米结构的介质环境是一种不错的选择,在选择微盘腔之前,我们要对选取微腔的谐振模式进行研究和分析。3.把金属纳米颗粒植入微盘腔。金属纳米颗粒虽然可以有效增强量子辐射子之间的辐射耦合,但是自身存在较大的欧姆损耗,品质因子很低;我们把金属纳米颗粒植入到微盘腔,形成杂化纳米结构,实现两个量子辐射子之间的强辐射耦合和长时间相干。在植入金属纳米颗粒之前,我们对微盘腔的尺寸进行设计,使微盘腔的共振波长与金属纳米颗粒的共振波长相近,杂化纳米结构才会产生强辐射耦合和长时间相干。