【摘 要】
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基于单光子的量子开关以及量子二极管等全光量子器件是集成化和规模化量子网络的核心组成部分,也是光子输运研究的重点。波导量子电动力学（Waveguide Quantum Electrodynamics,简称波导QED）和腔量子电动力学（Cavity Quantum Electrodynamics,简称腔QED）系统作为增强光与物质相互作用的重要系统,在光子输运研究中占据着重要地位。本文结合了波导QED
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基于单光子的量子开关以及量子二极管等全光量子器件是集成化和规模化量子网络的核心组成部分,也是光子输运研究的重点。波导量子电动力学（Waveguide Quantum Electrodynamics,简称波导QED）和腔量子电动力学（Cavity Quantum Electrodynamics,简称腔QED）系统作为增强光与物质相互作用的重要系统,在光子输运研究中占据着重要地位。本文结合了波导QED和腔QED系统各自的优点,通过实空间（real space）方法的应用,分析、模拟以及讨论了两个耦合的腔QED子系统和波导相互作用时对单光子散射性质的影响。发现两个耦合腔QED子系统对单光子输运有显著的影响,产生了许多透射峰和反射峰以及其他的一些非线性现象。基于此,我们提出了单光子开关的解决方案。其次,我们还研究了基于波导QED系统的原子与光子的手性耦合问题。利用传输矩阵,我们分析、模拟了单个及多个V型原子与波导手性耦合的单光子透射谱,发现了原子-光子手性耦合以及原子能级结构对波导内光子非互易传输的影响。在此基础上,我们提出了单光子量子二极管的解决方案。我们期待本文的研究能够为量子信息领域做一些贡献。
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