發(fā)布時間：2020-03-25 09:20

【摘要】：隨著微納技術的進步,納米機械振子的品質因子越來越高,振子與其它量子系統(tǒng)的耦合強度越來越強,納米機械振子已經廣泛應用于信息處理。特別是,聲子激光的出現(xiàn)及單聲子源理論方案的提出,為基于納米機械振子的量子信息處理奠定了基礎。聲子阻塞作為實現(xiàn)單聲子源的物理機制之一,近年來受到人們的廣泛關注。本文深入研究不同量子系統(tǒng)與納米機械振子耦合時聲子的統(tǒng)計性質,提出了實現(xiàn)聲子阻塞效應的理論方案。(1)提出了在多模光力系統(tǒng)中實現(xiàn)聲子阻塞的方案。在強光驅動場的作用下,多模光力系統(tǒng)模型可以簡化為一機械模式與一具有克爾非線性的光學模式間的線性耦合。計算表明即便在弱光力耦合條件下依然可以觀察到強聲子反聚束效應。此外,通過調節(jié)驅動場間的強度比和相位差可以實現(xiàn)聲子統(tǒng)計性質的可調,這為可調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。發(fā)現(xiàn)在強光場雙聲子紅邊帶共振驅動下,系統(tǒng)可以誘導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度遠低于系統(tǒng)的衰減率,依然可以觀察到強聲子反聚束行為。通過調整驅動場的強度和相位差也可以實現(xiàn)聲子統(tǒng)計性質的動態(tài)調整。這為可調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,其中納米機械振子與二能級系統(tǒng)同時受到外場驅動作用。我們發(fā)現(xiàn)當驅動較弱時,振子系統(tǒng)的聲子統(tǒng)計分布會出現(xiàn)反聚束現(xiàn)象。當增加驅動強度和耦合強度時,系統(tǒng)將經歷從非傳統(tǒng)聲子阻塞向傳統(tǒng)聲子阻塞的過渡。進一步的研究發(fā)現(xiàn),在強耦合條件下,通過優(yōu)化驅動場的相位差,利用量子干涉效應,可以增強聲子阻塞效應。(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。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,還能實現(xiàn)光子與聲子的反關聯(lián)阻塞效應,即光子和聲子各自表現(xiàn)出反聚束效應,而光子與聲子之間則表現(xiàn)出反關聯(lián)。反關聯(lián)阻塞效應的提出,為后續(xù)研究關聯(lián)單粒子源提供了新的思路。此外,在強非線性耦合件下,還可同時產生光子對和聲子對,并且光子對和聲子對彼此是關聯(lián)的,這可用于實現(xiàn)雙光子門、雙聲子門和關聯(lián)光子-聲子門等。本文的研究將有利于加深對納米機械振子中聲子阻塞效應的認識,為實現(xiàn)單聲子源奠定理論基礎。
【圖文】：

第1章 引言上式中 分別為機械模式的共振頻率， ( )和 ( )分別為光學（機械）模式的產生和湮滅算符。其實，不妨換一個角度來理解上面的耦合項。單個光子在被右側的腔鏡反射，假設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了輻射力的作用。

6 標準的光力系統(tǒng)：一側部分透射的固定腔鏡，另一側是全反射的可移鏡。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，，而介質膜的振動必然改變腔的 ( )，于是機械模和腔�；ハ囫詈蠘嫵杀∧ば凸饬ο到y(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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