本文關(guān)鍵詞：基于光子回聲技術(shù)的光壓縮態(tài)存儲(chǔ)研究

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【摘要】：光量子態(tài)存儲(chǔ)在量子信息處理中起著至關(guān)重要的作用，而且它可以成為量子中繼器和可擴(kuò)展的全光量子計(jì)算機(jī)的基本組成部分。至今通過不同的方法，諸多努力已被致力于發(fā)展此類量子存儲(chǔ)，它們包括：法拉第旋轉(zhuǎn)、電磁誘導(dǎo)透明、非共振拉曼、和光子回聲。近來，基于光子回聲技術(shù)的光量子態(tài)存儲(chǔ)特別引人注目，因?yàn)槠洳粌H適用于固態(tài)體系，而且在存儲(chǔ)效率和多模存儲(chǔ)能力等方面也取得了顯著的進(jìn)展。現(xiàn)階段的研究中，該技術(shù)用于存儲(chǔ)時(shí)間比特、光糾纏態(tài)和光相干態(tài)。然而，據(jù)我們所知，基于光子回聲技術(shù)的光壓縮態(tài)存儲(chǔ)于實(shí)驗(yàn)和理論上均未見研究。光壓縮態(tài)可提供一個(gè)量子漲落，導(dǎo)致其中一個(gè)正交量的方差低于量子極限。這一優(yōu)良特性特別有益于量子干涉度量、高精密測(cè)量、光波通訊，和連續(xù)變量量子信息。因此，實(shí)現(xiàn)高效率、高保真度的光壓縮態(tài)存儲(chǔ)顯得尤為重要。 本文從光與原子系綜相互作用的基本原理出發(fā)，在考慮熱庫的情況下，推導(dǎo)光子和原子演化的動(dòng)力學(xué)方程。接著，詳細(xì)地分析可控逆非均勻展寬（CRIB）和混合脈沖光子回聲（HYPER）協(xié)議。在此基礎(chǔ)上，開展研究： （1）基于CRIB協(xié)議的光壓縮態(tài)存儲(chǔ)研究。分析CRIB技術(shù)記錄和讀取光壓縮態(tài)的過程，，發(fā)現(xiàn)即使輸入較大壓縮的光脈沖，只要有足夠大的存儲(chǔ)介質(zhì)光學(xué)深度，入射的光壓縮態(tài)就可被完美地標(biāo)記于原子系綜。然而，光壓縮態(tài)的讀取能力還取決于原子激發(fā)態(tài)的自發(fā)輻射率，且當(dāng)其值較小時(shí)，量子存儲(chǔ)效率趨于100%。 （2）探究HYPER協(xié)議存儲(chǔ)光壓縮態(tài)的能力，重點(diǎn)分析其向后讀取方案。HYPER協(xié)議利用原子系綜的自然非均勻展寬頻譜特征進(jìn)行量子存儲(chǔ)，保證了在現(xiàn)今實(shí)驗(yàn)條件下就可制備得較大的光學(xué)深度。因此，我們只要選取原子自發(fā)輻射率較小的系綜，如Pr3+:Y2SiO5晶體，就可獲得較理想的存儲(chǔ)效率。該研究為實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)高效率光壓縮態(tài)存儲(chǔ)提供了確實(shí)可行的方法。
【關(guān)鍵詞】：量子存儲(chǔ) 光子回聲技術(shù) 光壓縮態(tài) 量子存儲(chǔ)效率
【學(xué)位授予單位】：溫州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：O431.2;TP333
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 一 緒論10-16
• 1 研究背景10-11
• 2 理想的系統(tǒng)演化方程11-14
• 2.1 Maxwell-Bloch 方程11-13
• 2.2 Maxwell-Heisenberg 方程13-14
• 3 考慮噪音的系統(tǒng)演化——Maxwell-Heisenberg-Langevin 方程14-16
• 二 光的壓縮態(tài)16-22
• 1 壓縮態(tài)的定義及其表示16-21
• 1.1 光相干態(tài)16-18
• 1.2 光壓縮態(tài)18-21
• 2 壓縮態(tài)的應(yīng)用21-22
• 三 基于光子回聲技術(shù)的光量子態(tài)存儲(chǔ)22-42
• 1 利用光譜燒孔的光存儲(chǔ)23-35
• 1.1 實(shí)施光譜燒孔的意義23-27
• 1.2 CRIB 協(xié)議27-35
• 2 HYPER 協(xié)議35-39
• 2.1 向前讀取36-39
• 2.2 向后讀取39
• 3 小結(jié)39-42
• 四 光子回聲技術(shù)光壓縮態(tài)存儲(chǔ)探究42-58
• 1 基本模型及其動(dòng)力學(xué)方程42-43
• 2 基于 CRIB 協(xié)議存儲(chǔ)光壓縮態(tài)43-53
• 2.1 入射光的吸收過程43-46
• 2.2 向前傳播時(shí)出射光的方差表征46-50
• 2.3 向后傳播時(shí)出射光的方差表征50-53
• 3 基于 HYPER 協(xié)議存儲(chǔ)光壓縮態(tài)53-56
• 4 小結(jié)56-58
• 五 總結(jié)與展望58-62
• 1 總結(jié)58-59
• 2 展望59-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 致謝68-70
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄70

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本文編號(hào)：807004