偏振光子的大氣傳輸入光子與腔-量子點的相互作用.pdf

1、近年來,建立在量子力學(xué)基本原理和信息科學(xué)基礎(chǔ)上的量子信息受到了人們的極大關(guān)注。作為量子信息的重要分支,量子通信以量子態(tài)為信息載體,克服了傳統(tǒng)密碼術(shù)的安全隱患,在理論上是“絕對安全”的。由于自由空間量子密鑰傳輸對將來利用衛(wèi)星構(gòu)建全球量子保密通信網(wǎng)具有重要意義,所以研究攜帶密鑰信息的光子在自由空間中傳輸時如何受到大氣信道的影響是十分必要的。此外,構(gòu)建大規(guī)模的量子通信網(wǎng)絡(luò)時,各種量子模塊需要通過量子接口連接以增加其可擴展性。腔.量子點系統(tǒng)是一

2、種有效的量子接口,其中的固態(tài)量子比特適合做儲存比特,而光子適合做飛行量子比特。研究靜態(tài)的固態(tài)比特和動態(tài)的光子比特之間的相互作用也是量子通信研究中的內(nèi)容之一。
　　 基于此,本文進(jìn)行了以下兩個方面的工作:1)研究自由空間中偏振光子的散射傳輸特性；2)研究單光子與腔-量子點相互作用的動力學(xué)演化過程。
　　 第一項研究中,根據(jù)Mie散射理論和矢量輻射傳輸理論,以MonteCarlo方法作為主要手段,對偏振光在大氣中的傳輸過程進(jìn)

3、行了數(shù)值模擬。首先在單次散射模型基礎(chǔ)上,研究了偏振光多次散射矢量傳輸模型,然后將大氣視作分層介質(zhì),提出了“虛粒子”的概念,形成了偏振光子的多層大氣散射模型。通過編程模擬,得出了單次散射對光偏振度的影響、散射相函數(shù)、散射光子坐標(biāo)統(tǒng)計、偏振光散射Mueller矩陣層析圖樣以及偏振光Stokes矢量在不同大氣能見度、不同傳輸高度等條件下的變化規(guī)律,表明這些模型可以清晰地揭示在各種大氣傳輸過程中光子偏振態(tài)的變化及其規(guī)律。
　　 第二項研