基于微腔--機(jī)械振子耦合的量子態(tài)傳輸理論研究.pdf

1、近年來(lái)，光機(jī)量子系統(tǒng)成為一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，其量子特性及其在量子信息中的應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)。光機(jī)量子系統(tǒng)的主要組件為光學(xué)諧振腔和納米機(jī)械諧振子，二者通過(guò)輻射壓相互耦合。一方面，光學(xué)諧振腔通過(guò)光子的輻射壓力驅(qū)動(dòng)機(jī)械諧振子，另一方面，機(jī)械諧振子的位移影響腔的幾何尺寸，進(jìn)而改變腔的固有頻率。眾所周知，腔QED系統(tǒng)在量子信息學(xué)中有重要的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)量子信息的長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)、遠(yuǎn)距離傳輸以及非局域量子信息處理，具有高Q值、高相干性等特點(diǎn)，而納米機(jī)械諧振

2、子在超高精密檢測(cè)中有重要應(yīng)用，具有靈敏度高、可操作性好等特點(diǎn)。利用量子化光學(xué)微腔與機(jī)械諧振子的有機(jī)結(jié)合以及聲子與光子的有效轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)納米機(jī)械運(yùn)動(dòng)的遠(yuǎn)程量子檢測(cè)和量子信息的遠(yuǎn)距離傳輸。包含聲子、光子、原子或約瑟夫森節(jié)等多種類量子比特的混合量子接口的制備及其傳輸特性是光機(jī)量子系統(tǒng)的重要研究方向。本文主要研究了光纖連接的兩個(gè)遠(yuǎn)距離光機(jī)系統(tǒng)間的量子態(tài)傳輸特性。
　　本文建立了光纖連接的兩個(gè)遠(yuǎn)距離腔-機(jī)耦合模型，與已有的模型相比，本模型

3、有以下優(yōu)點(diǎn):第一，用雙向傳輸光纖連接兩個(gè)遠(yuǎn)距離光學(xué)微腔，與很多依賴于自由空間中光信號(hào)傳輸或光隔離器的方案相比，這種耦合可以保證任意一個(gè)光機(jī)系統(tǒng)都可以作為量子態(tài)的發(fā)出端和接收端;第二，由大失諧條件，絕熱剔除光纖模，獲得以光纖為媒介的遠(yuǎn)距離腔-腔耦合的有效哈密頓量。由郎之萬(wàn)方程研究給定耦合參數(shù)值下的兩個(gè)遠(yuǎn)距離諧振子間的量子態(tài)傳輸效率。研究結(jié)果表明，在確定的操作時(shí)間內(nèi)，不考慮耗散效應(yīng)，系統(tǒng)量子態(tài)傳輸效率可以達(dá)到最大值100％。增加腔-光纖耦合