光学回音壁模式微腔系统的特性研究

论文摘要

信息的高速发展使得我们对信息的需求日益增长，而现有的经典信息系统在不久的将来将达到极限，量子信息学在这样的背景下应运而生。利用量子信息学的量子计算机具有经典计算机所不能比拟的优点，潜藏着巨大的应用价值，因而引起了科学界的广泛兴趣，各国的人们纷纷投入到这一重大课题中来。目前，人们已经提出了各种各样实现量子信息的方案，其中的腔量子电动力学方案是提出最早、发展最迅速、效果最好的方案之一，相对于其它系统具有独特的优势，被公认为是最有前途的方案之一。利用腔量子电动力学技术，实现量子信息过程是这一课题研究的目的。本文首先介绍量子信息学的基本概念，然后介绍量子计算物理实现的基础理论，并着重介绍腔量子电动力学系统，最后介绍腔量子电动力学实验系统。并在此基础上，研究了以下问题：研究了在解析边带机制下，利用量子朗之万方程研究了光学微腔光机械系统的动力学特性，给出了光学微腔光机械系统理论模型和哈密顿量，描述了由辐射压力诱导腔场与机械振子耦合引起的一个非线性效应，即光学多稳态。并进一步通过海森堡运动方程得到线性化量子郞之万方程,计算得到了振子的涨落光谱。研究了在控制激光和探测激光存在时回音壁腔光机械系统中的动力学行为。利用光机械系统来探讨系统的透射，分析系统在双光子共振时产生类似于原子电磁诱导透明与吸收的原因。此系统的输出场在探测频率下存在强控制场时存在类似于电磁诱导透明和电磁诱导吸收的现象，此时，回音壁输出探测场呈现Λ原子系统中的特性，回音壁光机械腔系统与Λ原子系统中的泵浦探测响应特性相类似。此外，利用泵浦失谐控制光机械系统中类似于电磁诱导透明和电磁诱导吸收之间的转换。此系统中光机械诱导透明与吸收的论证为量子信息的处理提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 量子计算的物理实现
• 1.2.1 D.P.DiVincenzo 判据
• 1.2.2 常见的量子计算物理实现系统
• 1.3 本文的主要工作及章节安排
• 第2章 腔量子电动力学简介
• 2.1 腔量子电动力学基本概念及研究现状
• 2.2 弱耦合和强耦合
• 2.2.1 弱耦合
• 2.2.2 强耦合
• 2.3 腔量子电动力学实验实现系统
• 2.3.1 微波腔
• 2.3.2 光学微腔
• 2.3.3 微波腔与光学微腔的比较
• 第3章 光学微腔光机械系统涨落光谱研究
• 3.1 引言
• 3.2 模型及哈密顿量
• 3.3 腔光机械系统光学多稳态
• 3.4 腔光机械系统涨落光谱
• 3.5 本章小结
• 第4章 回音壁腔光机械系统中的动力学行为研究
• 4.1 引言
• 4.2 光机械系统模型
• 4.3 光机械诱导和吸收的理论推导
• 4.4 数值计算结果和讨论
• 4.5 结论
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果