【摘要】：隨著微納技術(shù)的進(jìn)步,納米機(jī)械振子的品質(zhì)因子越來越高,振子與其它量子系統(tǒng)的耦合強(qiáng)度越來越強(qiáng),納米機(jī)械振子已經(jīng)廣泛應(yīng)用于信息處理。特別是,聲子激光的出現(xiàn)及單聲子源理論方案的提出,為基于納米機(jī)械振子的量子信息處理奠定了基礎(chǔ)。聲子阻塞作為實現(xiàn)單聲子源的物理機(jī)制之一,近年來受到人們的廣泛關(guān)注。本文深入研究不同量子系統(tǒng)與納米機(jī)械振子耦合時聲子的統(tǒng)計性質(zhì),提出了實現(xiàn)聲子阻塞效應(yīng)的理論方案。(1)提出了在多模光力系統(tǒng)中實現(xiàn)聲子阻塞的方案。在強(qiáng)光驅(qū)動場的作用下,多模光力系統(tǒng)模型可以簡化為一機(jī)械模式與一具有克爾非線性的光學(xué)模式間的線性耦合。計算表明即便在弱光力耦合條件下依然可以觀察到強(qiáng)聲子反聚束效應(yīng)。此外,通過調(diào)節(jié)驅(qū)動場間的強(qiáng)度比和相位差可以實現(xiàn)聲子統(tǒng)計性質(zhì)的可調(diào),這為可調(diào)單聲子源提供了一條有效途徑。(2)研究了平方耦合光力系統(tǒng)中聲子的統(tǒng)計性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)光場雙聲子紅邊帶共振驅(qū)動下,系統(tǒng)可以誘導(dǎo)出有效的二階非線性相互作用。即便有效二階非線性相互作用強(qiáng)度遠(yuǎn)低于系統(tǒng)的衰減率,依然可以觀察到強(qiáng)聲子反聚束行為。通過調(diào)整驅(qū)動場的強(qiáng)度和相位差也可以實現(xiàn)聲子統(tǒng)計性質(zhì)的動態(tài)調(diào)整。這為可調(diào)聲子源提供了另一種可行的理論方案。(3)我們還研究了納米機(jī)械振子與二能級系統(tǒng)平方耦合作用下聲子的統(tǒng)計性質(zhì),其中納米機(jī)械振子與二能級系統(tǒng)同時受到外場驅(qū)動作用。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)驅(qū)動較弱時,振子系統(tǒng)的聲子統(tǒng)計分布會出現(xiàn)反聚束現(xiàn)象。當(dāng)增加驅(qū)動強(qiáng)度和耦合強(qiáng)度時,系統(tǒng)將經(jīng)歷從非傳統(tǒng)聲子阻塞向傳統(tǒng)聲子阻塞的過渡。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),在強(qiáng)耦合條件下,通過優(yōu)化驅(qū)動場的相位差,利用量子干涉效應(yīng),可以增強(qiáng)聲子阻塞效應(yīng)。(4)我們討論了平方耦合光力系統(tǒng)中光子和聲子的統(tǒng)計性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)在弱平方光力耦合條件下不僅能實現(xiàn)非傳統(tǒng)光子阻塞和聲子阻塞效應(yīng),還能實現(xiàn)光子與聲子的反關(guān)聯(lián)阻塞效應(yīng),即光子和聲子各自表現(xiàn)出反聚束效應(yīng),而光子與聲子之間則表現(xiàn)出反關(guān)聯(lián)。反關(guān)聯(lián)阻塞效應(yīng)的提出,為后續(xù)研究關(guān)聯(lián)單粒子源提供了新的思路。此外,在強(qiáng)非線性耦合件下,還可同時產(chǎn)生光子對和聲子對,并且光子對和聲子對彼此是關(guān)聯(lián)的,這可用于實現(xiàn)雙光子門、雙聲子門和關(guān)聯(lián)光子-聲子門等。本文的研究將有利于加深對納米機(jī)械振子中聲子阻塞效應(yīng)的認(rèn)識,為實現(xiàn)單聲子源奠定理論基礎(chǔ)。
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第1章 引言上式中 分別為機(jī)械模式的共振頻率， ( )和 ( )分別為光學(xué)（機(jī)械）模式的產(chǎn)生和湮滅算符。其實，不妨換一個角度來理解上面的耦合項。單個光子在被右側(cè)的腔鏡反射，假設(shè)該碰撞過程是完全彈性過程，則單個光子的動量的改變的大小為： ，假設(shè)該碰撞對右端鏡的平均作用力為 f，則 ，其中 為兩次碰撞的時間間隔。于是右端鏡受到的總的平均作用力 由此看來耦合項反應(yīng)了輻射力的作用。

6 標(biāo)準(zhǔn)的光力系統(tǒng)：一側(cè)部分透射的固定腔鏡，另一側(cè)是全反射的可移鏡。圖片[95]薄膜型光力系統(tǒng)如圖 1.7 所示，在長為 L 法布里-珀羅腔的中間放置一反射率為 的介以在平衡位置附件振動，振動位移為 x，，而介質(zhì)膜的振動必然改變腔的 ( )，于是機(jī)械模和腔�；ハ囫詈蠘�(gòu)成薄膜型光力系統(tǒng)。腔膜的共振頻率隨振動位移 x 變化的函數(shù)為[85] ( ) ( (%

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