基于量子干涉的光操控

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:changkou
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利用量子相干性对量子系统进行操纵控制是量子信息的核心,最终我们能进行信息编码、存储和传递。为了更好的实现量子相干操纵,我们要找到合适的物理系统,从而实现对其动力学和稳态的控制和操作。光子系统因为具有很好的抗环境干扰的能力和稳定性,已经成为实现量子信息处理的理想物理系统之一。更重要的是光子具有非常快的传播速度,这为快速的量子计算和量子信息传送提供了保障。为了利用光子系统来进行量子计算,我们需要对光子系统进行操纵。  近几十年来,对光子系统的操控主要包括基于电磁诱导透明(EIT)和光机诱导透明(OMIT)的快光、慢光和光量子信息存储,以及单光子量子器件等等。本文的工作主要集中于两个方面:一方面是找到除了原子系统和光机系统以外的其它系统来实现诱导透明,从而实现对光的控制;另一个方面是实现非传统光子阻塞,即实现对单光子的控制,其应用是实现单光子源,属于量子器件范畴。发生非传统光子阻塞和诱导透明的物理原理都是光的量子干涉。  我们首先在第一章阐述了论文的研究背景,在这部分中我们介绍了诱导透明和光子阻塞发展的历史以及研究现状。接下来在第二章介绍了相关的物理概念与基础知识,包括开放系统以及与诱导透明和光子阻塞有关的基础知识。  论文的第三章到第七章为我们的主要工作,可分为两部分。第一部分为第三、四章,我们发现了另一种形式的诱导透明,即二阶非线性诱导透明。第三章,我们研究了简并的二阶非线性系统,我们发现当对低频进行驱动,对高频进行探测时,会发生二阶非线性诱导透明现象,它的直接应用是测量二阶非线性系数,我们也研究了克尔非线性对二阶非线性诱导透明的影响,发现克尔非线性可以控制透明窗口的宽度和对称性。第四章,我们研究了非简并的二阶非线性系统,发现双的诱导透明窗口会出现,而且通过改变系统的失谐可以实现在双透明窗口和单透明窗口之间转换。  第五、六、七章为论文的第二部分。在这一部分,我们研究了非传统光子阻塞。在第五章中,我们研究了两模二阶非线性系统的非传统光子阻塞并与克尔非线性系统的非传统光子阻塞进行了对比,我们发现与克尔非线性系统不同,二阶非线性系统不需要耦合J((a+b)+(b+a)),因为二阶非线性既有非线性的作用,又有在不同模式之间传递光子的作用。而且只有对两个模式同时驱动时非传统光子阻塞才能发生,否则干涉路径不能形成。在第六章中,我们研究了基于三模二阶非线性系统的非传统光子阻塞,我们发现对系统进行单边驱动时,只有失谐为零的时候阻塞才能发生,而对系统进行双边驱动时,失谐存在时阻塞也可以发生。在第七章中,我们研究了基于双光子交换非线性的非传统光子阻塞。  最后,在第八章中给出论文的总结与展望。
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