基于量子干涉的光操控.pdf

1、利用量子相干性對(duì)量子系統(tǒng)進(jìn)行操縱控制是量子信息的核心，最終我們能進(jìn)行信息編碼、存儲(chǔ)和傳遞。為了更好的實(shí)現(xiàn)量子相干操縱，我們要找到合適的物理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)態(tài)的控制和操作。光子系統(tǒng)因?yàn)榫哂泻芎玫目弓h(huán)境干擾的能力和穩(wěn)定性，已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)量子信息處理的理想物理系統(tǒng)之一。更重要的是光子具有非常快的傳播速度，這為快速的量子計(jì)算和量子信息傳送提供了保障。為了利用光子系統(tǒng)來進(jìn)行量子計(jì)算，我們需要對(duì)光子系統(tǒng)進(jìn)行操縱。
　　近幾十年來，對(duì)

2、光子系統(tǒng)的操控主要包括基于電磁誘導(dǎo)透明(EIT)和光機(jī)誘導(dǎo)透明(OMIT)的快光、慢光和光量子信息存儲(chǔ)，以及單光子量子器件等等。本文的工作主要集中于兩個(gè)方面:一方面是找到除了原子系統(tǒng)和光機(jī)系統(tǒng)以外的其它系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)透明，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光的控制;另一個(gè)方面是實(shí)現(xiàn)非傳統(tǒng)光子阻塞，即實(shí)現(xiàn)對(duì)單光子的控制，其應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)單光子源，屬于量子器件范疇。發(fā)生非傳統(tǒng)光子阻塞和誘導(dǎo)透明的物理原理都是光的量子干涉。
　　我們首先在第一章闡述了論文的研究背景

3、，在這部分中我們介紹了誘導(dǎo)透明和光子阻塞發(fā)展的歷史以及研究現(xiàn)狀。接下來在第二章介紹了相關(guān)的物理概念與基礎(chǔ)知識(shí)，包括開放系統(tǒng)以及與誘導(dǎo)透明和光子阻塞有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。
　　論文的第三章到第七章為我們的主要工作，可分為兩部分。第一部分為第三、四章，我們發(fā)現(xiàn)了另一種形式的誘導(dǎo)透明，即二階非線性誘導(dǎo)透明。第三章，我們研究了簡(jiǎn)并的二階非線性系統(tǒng)，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)對(duì)低頻進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，對(duì)高頻進(jìn)行探測(cè)時(shí)，會(huì)發(fā)生二階非線性誘導(dǎo)透明現(xiàn)象，它的直接應(yīng)用是測(cè)量二階非

4、線性系數(shù)，我們也研究了克爾非線性對(duì)二階非線性誘導(dǎo)透明的影響，發(fā)現(xiàn)克爾非線性可以控制透明窗口的寬度和對(duì)稱性。第四章，我們研究了非簡(jiǎn)并的二階非線性系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)雙的誘導(dǎo)透明窗口會(huì)出現(xiàn)，而且通過改變系統(tǒng)的失諧可以實(shí)現(xiàn)在雙透明窗口和單透明窗口之間轉(zhuǎn)換。
　　第五、六、七章為論文的第二部分。在這一部分，我們研究了非傳統(tǒng)光子阻塞。在第五章中，我們研究了兩模二階非線性系統(tǒng)的非傳統(tǒng)光子阻塞并與克爾非線性系統(tǒng)的非傳統(tǒng)光子阻塞進(jìn)行了對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)與克爾非

5、線性系統(tǒng)不同，二階非線性系統(tǒng)不需要耦合J((a+b)+(b+a))，因?yàn)槎A非線性既有非線性的作用，又有在不同模式之間傳遞光子的作用。而且只有對(duì)兩個(gè)模式同時(shí)驅(qū)動(dòng)時(shí)非傳統(tǒng)光子阻塞才能發(fā)生，否則干涉路徑不能形成。在第六章中，我們研究了基于三模二階非線性系統(tǒng)的非傳統(tǒng)光子阻塞，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行單邊驅(qū)動(dòng)時(shí)，只有失諧為零的時(shí)候阻塞才能發(fā)生，而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行雙邊驅(qū)動(dòng)時(shí)，失諧存在時(shí)阻塞也可以發(fā)生。在第七章中，我們研究了基于雙光子交換非線性的非傳統(tǒng)光子阻塞