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自超导现象发现以来,由于超导体的低损耗,低发热等特点,引起人们的注意,而获得广泛的研究,约瑟夫森结是其中比较重要的一个应用。它的优点是可以在一个比较大的尺寸下显示出量子相干性质,可方便做成集成电路,使复杂系统尺寸可做得很小。这些特性正是量子信息和量子计算所需的,因此在量子信息和量子计算领域研究较多,发展出来三种形式的量子电路-----电荷量子比特(库珀对盒),相位量子比特,磁通量子比特超导量子电路。人们在研究中发现,这种电路与原子系统很相似,可以显示出原子系统中的一些量子光学现象,例如Rabi振荡,真空Rabi分裂,人造原子激光,共振荧光等。人们据此提出人造原子的概念,指出其与原子的相似性。
现在对超导电路的研究分为两个方面,一个做量子信息和量子计算,用超导电路实现量子逻辑运算,量子算法;并且不断提高操作时间,提高相干时间,使其可以实现更加复杂的算法。另一个是实现片上量子光学系统,希望可以在一块集成芯片上完成原子系统中所有的量子光学现象。
本文讨论两个耦合的库珀对盒的量子电路与双模光场的作用来实现一些原子系统中量子光学现象----电磁诱导透明(EIT)和共振荧光。具体来说,本文分为一下几个部分:
第一部分绪论,介绍本文研究背景及片上量子光学系统的发展情况,简要介绍本文将要涉及的概念----电磁诱导透明和共振荧光的状况。
第二部分介绍本文的理论基础---量子化电路的基本方法,这是本文的出发点,后文中将用到本节的方法去量化两个耦合的库珀对盒。
第三部分介绍单个电荷量子电路的量子化,讨论它的能级和本征态的特性,对电荷量子电路有一个初步认识。
第四部分介绍两个耦合量子电路的量子化,能级特性,与外加双模光场的作用,出现电磁感应透明及受控共振荧光现象。