單原子做為最基本的量子比特,對于研究光與物質(zhì)相互作用基本原理具有獨特的作用,可以為量子計算與量子通信,多量子節(jié)點網(wǎng)絡的構建提供有力的工具。相比于其他的量子系統(tǒng),中性原子具有容易操控,與外界電磁場相互作用小,可以保持較長的相干時間等優(yōu)點。本文依據(jù)光與二能級原子相互作用基本理論,采用多能級模型計算了銫原子在光鑷中的光頻移,然后構建出魔數(shù)波長偶極力阱,由于魔數(shù)波長偶極力阱中原子俘獲壽命很短,我們用諧振子模型分析了原子在光鑷中的加熱機制,然后增加了一套功率穩(wěn)定反饋系統(tǒng),通過降低光鑷強度噪聲,減少光鑷對原子的參量加熱,從而提高單原子的俘獲壽命。本文工作主要包括以下幾個部分:（1）介紹單色光與二能級原子相互作用基本理論,以及實驗上單個原子的激光冷卻和俘獲、單原子陣列的構建。單原子與單原子陣列作為最基本的量子比特在量子計算、量子信息等方面的應用。（2）介紹光鑷導致的原子能級頻移,利用多能級模型計算銫原子D2線6S_1/2（F=4,m_F=+4）→6P_3/2（F’=5,m_F=+5）超精細能級在不同波長不同偏振光鑷下的光... 

【文章來源】：山西大學山西省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

多普勒激光冷卻制的物理圖

從而疊加增強，導致能級的變化，我們稱之為光頻移。顯而易見，光頻移的大小與光強有直接的關系，如圖2.1，對于一個強聚焦的高斯光束，其光強分布是不均勻的，原子能級的頻移大小依賴于在阱中的位置，而在魔數(shù)波長光鑷中可以消除這種問題，同時頻移也與光頻率相對于原子躍遷線的失諧量有關。一般情況下在外加光場的作用下，原子基態(tài)與激發(fā)態(tài)的光頻移是不同的，但是我們可以找到一些比較特殊波長的光，使得原子某一條特定的躍遷線，其上下能級頻移是一致的，即差分光頻移為零。我們把這種波長的光稱為魔數(shù)波長。用魔數(shù)波長的光來做光鑷俘獲原子將會是一個非常好的選擇，對于我們關注的原子能級其保留了固有的性質(zhì)，方便了我們對于原子性質(zhì)的研究或利用，特別是在原子鐘方面的應用。圖 2.1 光鑷中銫原 躍遷頻率的光頻移及其空間位置依賴

銫原D2線態(tài)光頻移計算考慮的能級

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于聲光頻移器反饋控制的397.5 nm紫外激光功率穩(wěn)定研究[J]. 白樂樂,溫馨,楊煜林,劉金玉,何軍,王軍民.  中國激光. 2018(10)
[2]Deterministic loading of an individual atom:Towards scalable implementation of multi-qubit[J]. 何軍,劉貝,王杰英,刁文婷,靳剛,王軍民.  Chinese Physics B. 2017(11)
[3]Efficient loading of a single neutral atom into an optical microscopic tweezer[J]. 何軍,劉貝,刁文婷,王杰英,靳剛,王軍民.  Chinese Physics B. 2015(04)

博士論文
[1]遠失諧微型光學偶極阱中單原子的俘獲和操控[D]. 何軍.山西大學 2011



本文編號：3031831