單光子和原子之間的強耦合在量子信息處理中有重要應用,而一維無限長耦合腔陣列是實現(xiàn)光子傳輸?shù)暮芎玫倪x擇之一。Bender等人提出了PT對稱性,這個概念在光學背景下通過具有特殊對稱性的平衡增益損耗結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)。本文研究將單光子放在具有PT對稱性的的多腔陣列中的散射問題。分別將一個耗散腔、一個增益腔、一個0腔與其它兩個或四個既不存在耗散也不存在增益的腔耦合,將其當做散射核,與兩個半無限長腔陣列耦合組成一維無限長耦合腔陣列。并分別研究將原子放在散射核中的0腔與其耦合以及沒有原子與散射核耦合時,單光子的傳輸行為。利用離散坐標的方法來求解系統(tǒng)的薛定諤方程,求解出合適的本征值以及本征波函數(shù),得到單光子在一維無限耦合腔陣列中傳輸?shù)姆瓷渎室约巴干渎实谋磉_式,調(diào)節(jié)體系參數(shù)觀察單光子在腔中傳輸時反射率以及透射率的變化規(guī)律。通過研究單光子反射率以及透射率變化規(guī)律得到:單光子在具有PT對稱性的腔陣列中傳輸時,其散射行為也具有PT對稱性,其從兩側(cè)入射時,反射率的圖像是對稱的,透射率的圖像是相同的。而且當散射核中腔的個數(shù)不同時,反射率以及透射率會出現(xiàn)相同的變化規(guī)律,適當?shù)臏p小體系的增益(耗散)率,會更好的控制這種趨勢相同,所以散射核部分可以看做一個光子開關。當散射核中有原子與其耦合時,原子會抵消一部分耗散,反射率會出現(xiàn)大于1的現(xiàn)象,而且通過適當?shù)恼{(diào)節(jié)參數(shù)還會出現(xiàn)和無原子時完全不同的現(xiàn)象,因此,有原子時,也可以把散射核部分當做光子開關,而且可以看做光子放大開關。
【學位單位】：東北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：O572.31
【部分圖文】：

在理論和實驗上，PT 對稱的概念花了大約十年的時間才進入光學領域。在這種，勢的實部和虛部被折射率的實部和虛部所取代。因此，光學中的點對稱表示折空間對稱實部和空間反對稱虛部的材料系統(tǒng)折射率。后一種情況自動意味著系統(tǒng)著損失（正虛部）和增益（負虛部）的平衡分布。

(a)(b)圖1.2 耦合波導諧振器系統(tǒng)圖(a) 與空腔耦合的波導的一般幾何結(jié)構(gòu) 圖(b)間接耦合諧振腔光波導的例子以色列雷霍沃特的魏茨曼科學研究所做了一個研究，設計了光量子開關，它的原理是控制在微球光學諧振腔中耦合的銣原子的量子態(tài)，能夠使量子開關選擇光纖中光子傳輸?shù)穆窂�，包括兩個輸入、輸出路徑。在原子與光子的相互作用下，光量子開關能控制光子的傳輸路徑而不破壞編碼在光子疊加態(tài)中量子信息的效果。因此，我們可以研究在一維耦合諧振腔陣列中加入原子時，原子與一維耦合腔陣列耦合，觀察單光子在其中的傳輸特點[75-77]。自然情況下波的傳播或者是在復雜介質(zhì)中工程化的波的傳播是一個跨學科的研究領域，涉及各種系統(tǒng)，如經(jīng)典波、量子波、原子物質(zhì)波。盡管存在這種多樣性，這些系統(tǒng)的波動特性為理解它們的傳輸特性提供了共同的框架。其中一個特征是波干涉現(xiàn)象。它們的存在導致波在隨機介質(zhì)中傳播完全停止，這可以通過增加介質(zhì)的隨機性來實現(xiàn)。五十年前

5圖1.3 具有PT對稱性的一維多層無序介質(zhì)如圖1.3所示，介質(zhì)左側(cè)的綠色表示耗散的一側(cè)，右側(cè)紅色的區(qū)域表示增益的一側(cè)，增益和耗散的折射率分布是均勻的，反射率的實部 ( ) ( )R Rn x = n x。對于系統(tǒng)尺寸足夠大(強大的無序性或者較大的增益和損耗)的情況，如果入射波從結(jié)構(gòu)的有損耗側(cè)進入(淺綠色箭頭)，則系統(tǒng)充當高性能吸收體，而如果入射波從增益?zhèn)?暗紅色箭頭)進入結(jié)構(gòu)，則系統(tǒng)“超反射”。1.3 論文框架利用單光子在一維無限耦合腔陣列中傳輸?shù)男再|(zhì)，近些年來已經(jīng)研究了很多的量子器件，為了更加精確的描述這些量子器件的性質(zhì)，將展開本文的研究。本文通過對具有PT 對稱性的一維無限耦合腔陣列進行研究
【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;利用單光子成功再現(xiàn)圖像信息[J];物理通報;2007年02期

2 吳青林;劉云;陳巍;韓正甫;王克逸;郭光燦;;單光子探測技術[J];物理學進展;2010年03期

3 張忠祥;韓正甫;劉云;郭光燦;;超導單光子探測技術[J];物理學進展;2007年01期

4 邢蘊芳,肖麟生;單光子時間分辨在線譜儀系統(tǒng)中的接口電路[J];核電子學與探測技術;1989年01期

5 黨利宏;龐雄昌;劉強;;單光子衛(wèi)星的量子通信噪音影響與干擾問題[J];信息系統(tǒng)工程;2016年12期

6 汪琛;徐智勇;汪井源;耿常鎖;趙繼勇;;基于單光子檢測的無線光通信關鍵技術[J];軍事通信技術;2015年03期

7 艾青;萬鈞力;;基于信道容量的單光子探測研究[J];光通信技術;2010年03期

8 張鳳;陳福恩;王治強;劉薇;;單光子捕獲概率仿真計算方法的研究[J];微計算機信息;2009年04期

9 張雪皎;萬鈞力;;單光子探測器件的發(fā)展與應用[J];激光雜志;2007年05期

10 尤立星;申小芳;楊曉燕;;超導納米線單光子探測器件的單光子響應[J];科學通報;2009年16期

相關博士學位論文 前10條

1 王麗麗;量子密碼協(xié)議設計與分析研究[D];西安電子科技大學;2016年

2 蔣文浩;高性能半導體單光子探測器研究[D];中國科學技術大學;2018年

3 鄭帆;高效超導納米線單光子探測器結(jié)構(gòu)設計[D];南京大學;2017年

4 謝鴻;基于腔光力系統(tǒng)的量子相干操控[D];福建師范大學;2017年

5 錢鵬;冷原子系統(tǒng)中單光子的量子干涉研究[D];華東師范大學;2018年

6 劉云;紅外單光子探測器的研制[D];中國科學技術大學;2007年

7 武愕;基于金剛石鎳氮色心的單光子源的研究及其應用[D];華東師范大學;2007年

8 王曉波;單光子調(diào)制光譜與成像特性研究[D];山西大學;2012年

9 任旻;高速單光子探測及應用研究[D];華東師范大學;2013年

10 于波;基于單光子相位干涉的量子密鑰分發(fā)與信息傳輸[D];山西大學;2017年

相關碩士學位論文 前10條

1 王興達;基于壓縮感知理論的單光子成像軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心);2019年

2 劉昱鑫;計算式關聯(lián)成像應用研究[D];上海交通大學;2017年

3 陳玉燁;《所羅門之歌》和《寵兒》中的性別和異質(zhì)空間研究[D];上海外國語大學;2019年

4 陳朋;基于冷原子系綜單光子時間模式調(diào)控與研究[D];華東師范大學;2019年

5 王巖;PT對稱多腔陣列單光子散射的研究[D];東北師范大學;2019年

6 唐磊;手性單光子界面：隔離與定向發(fā)射[D];南京大學;2019年

7 秦飛虎;基于單光子探測技術全光纖式濁度檢測系統(tǒng)的研究[D];合肥工業(yè)大學;2018年

8 楊天祥;苯代物的單光子雙電離研究[D];吉林大學;2018年

9 徐洋洋;PT對稱腔陣列體系單光子散射的研究[D];東北師范大學;2018年

10 衛(wèi)振奇;基于CMOS工藝的垂直雙結(jié)單光子成像單元設計[D];杭州電子科技大學;2018年

本文編號：2865034