本文關(guān)鍵詞：在銣原子蒸汽中基于電磁感應(yīng)透明的高保真度放大光存儲的理論研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：對于實(shí)現(xiàn)量子通信和量子計(jì)算來說,首先要實(shí)現(xiàn)量子存儲。具有高存儲效率、高存儲保真度和長的相干時(shí)間的量子存儲是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子通信和量子信息處理的關(guān)鍵。光子由于其傳播速度約等于3*108m/s,在自然界中具有極快的傳播速度,是傳遞各種信息的理想載體。由于原子系綜基態(tài)能級之間的退相干率較小,因此具有長壽命優(yōu)勢,這就促使原子成為了存儲光量子信息的理想介質(zhì)。近些年來,基于不同機(jī)制的存儲器不斷被提出,并且在實(shí)驗(yàn)中得以實(shí)現(xiàn),比如本論文中所研究的基于EIT的光學(xué)存儲,基于時(shí)空反轉(zhuǎn)法的光學(xué)存儲等。本文對三能級原子系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)透明的光存儲的保真度和存儲效率進(jìn)行了理論推導(dǎo)與計(jì)算。首先理論計(jì)算了三能級(43)模型冷~(85)Rb原子中基于電磁感應(yīng)透明的光存儲的存儲效率和保真度;然后分析了三能級(43)模型熱~(85)Rb原子的情況,加入多普勒效應(yīng)后計(jì)算了三能級(43)模型熱~(85)Rb原子光存儲的存儲效率和保真度,由于多普勒展寬效應(yīng),極易產(chǎn)生虛能級四波混頻過程,四波混頻過程會導(dǎo)致偶極子的相移,使原本在激發(fā)態(tài)能級的原子自發(fā)輻射重新回到基態(tài)能級產(chǎn)生噪聲,明顯降低存儲效率。在實(shí)際應(yīng)用中,我們需要在熱原子中實(shí)現(xiàn)高存儲效率和高保真度的光存儲。因此需要找到提高存儲效率的有效辦法。我們提出了N模型系統(tǒng)來抑制虛能級四波混頻效應(yīng)。在三能級(43)模型的基礎(chǔ)上加入一個泵浦場,使其與弱探測場共用基態(tài)能級2/15S F=2,與其作用的上能級為原子的激發(fā)態(tài)能級5P3/2,在我們提出的方案中,泵浦場首先在探測場未存入介質(zhì)之前對其提供了拉曼增益,補(bǔ)償了探測場的損失進(jìn)而提高存儲效率,其次由于泵浦場的作用使探測場的慢光延遲減小甚至變成快光,探測場的畸變變小從而提高保真度。計(jì)算結(jié)果表明,在有泵浦場存儲在的情況下存儲效率明顯提高,其保真度保持較高水平。據(jù)我們所知光學(xué)深度和存儲時(shí)間影響著存儲效率和保真度。之前有研究表明隨著光學(xué)深度的增加,基于EIT的光存儲效率會明顯增大。由于在光存儲過程中的自旋波退相干效應(yīng),隨著存儲時(shí)間的增加,存儲效率會呈指數(shù)減小。高質(zhì)量的存儲的標(biāo)準(zhǔn)為:存儲效率高,保真度大,存儲時(shí)間長。具有高質(zhì)量的光存儲成為了近年來研究的熱點(diǎn)。在本論文中,我們理論計(jì)算模擬了存儲的效率和保真度隨光學(xué)深度OD以及存儲時(shí)間的變化趨勢,并將所得結(jié)果作圖分析并總結(jié)規(guī)律。從理論計(jì)算可得存儲效率隨著光學(xué)深度的增加達(dá)到了1以上,并且隨著存儲時(shí)間的增加而減小。這對以后我們的研究工作提供了很好的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：電磁感應(yīng)透明 光存儲 四波混頻
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O413;TP333
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 量子干涉效應(yīng)10-11
• 1.2 電磁感應(yīng)透明11-14
• 1.2.1 基本原理11-13
• 1.2.2 光群速度減慢13-14
• 1.3 基于電磁感應(yīng)透明技術(shù)光存儲的研究進(jìn)展14-15
• 1.4 本論文的基本內(nèi)容15-16
• 第2章 論文研究背景及相關(guān)理論工具16-29
• 2.1 相關(guān)理論工具16-23
• 2.1.1 描述量子系統(tǒng)的三種表象16-19
• 2.1.2 麥克斯韋方程19-21
• 2.1.3 密度矩陣法21-23
• 2.2 基于EIT的慢光和光存儲23-26
• 2.3 四能級N模型中泵浦光對EIT的影響26-29
• 第3章 基于電磁感應(yīng)透明的高效率高保真度的光存儲29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 本論文中用到的銣原子的相關(guān)參數(shù)29-33
• 3.3 三能級冷原子中存儲效率與保真度33-36
• 3.3.1 理論模型和密度矩陣33-34
• 3.3.2 數(shù)值計(jì)算與分析34-36
• 3.4 三能級熱原子中存儲效率與保真度36-41
• 3.4.1 理論模型和密度矩陣36-38
• 3.4.2 數(shù)值計(jì)算與分析38-41
• 第4章 高保真度放大光存儲的理論研究41-48
• 4.1 引言41
• 4.2 四能級N模型的存儲效率與保真度41-45
• 4.2.1 理論模型和密度矩陣41-43
• 4.2.2 數(shù)值計(jì)算與分析43-45
• 4.3 銣原子蒸汽中的高保真度放大光存儲45-46
• 4.4 存儲時(shí)間對存儲效率與保真度的影響46-48
• 論文總結(jié)與展望48-49
• 參考文獻(xiàn)49-52
• 作者簡介和在校期間取得的科研成果52-53
• 致謝53

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