光子作為信息的載體,在量子信息處理和量子通信等領域中,扮演著重要的角色。利用光子阻塞效應對光子的有效調控在量子信息處理與量子通信方面具有重要意義。而制備單光子源在理論,實驗研究以及實際應用等方面有著至關重要的意義。因此如何找到一個合理的物理系統有效地實現對單光子源的調控非常關鍵。由于腔QED系統的優(yōu)勢比較明顯,所以受到了廣泛的關注。本文提出了兩個方案實現單光子阻塞效應:在第一個方案中,我們考慮了一個復合雙腔QED系統,利用薛定諤方程解析解的方法與數值模擬的方法計算光子的二階關聯函數,分析了腔內光子統計特性。結果表明通過減小輔助腔的有效衰減率和增加腔場與兩能級原子之間的耦合強度,可以在系統中獲得更好的光子阻塞現象。在第二個方案中,研究了 PT對稱耦合腔QED光學系統中的非線性特性。我們通過解析解的方法求出了產生理想光子阻塞效應對應的最佳參數條件。此外,我們可以通過控制有源腔的增益、有源腔與無源腔之間的耦合強度、克爾系數、無源腔與原子之間的相互作用達到更好的光子阻塞效果。我們提出的兩個方案都可以獲得光子阻塞效應。此外,我們的優(yōu)勢在于利用輔助腔的干涉效應以及相關系統參數的調控實現了更好的光子... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數】：55 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１?Ｊ－Ｃ模型示意圖??

?第３章復合雙腔ＱＥＤ系統中的光子阻塞???３．２系統和哈密頓量??受參考文獻［％的啟發(fā)，我們考慮一個模型研宄光子阻塞效應，如下圖３．１所??示。在這個系統中有腔１和輔助腔２，其中腔１內耦合了一個兩能級原子。??￡??—ａｔｏｍ?ｊ??ｇ?？????ｆ＇?ｆｉ??圖３．１腔ＱＥＤ耦合一個兩能級原子并與一個輔助腔耦合??腔１內的自由哈密頓量為，其中呌表示腔１的共振頻率，和??％分別表示腔１的產生和煙滅算符。腔內原子的自由哈密頓量為仏＝叫＾，??其中？表示腔內原子的躍遷頻率。輔助腔２的自由哈密頓量為／／２＝０２＜％，其??中０２表示輔助腔共振頻率，＜和〇２分別表示輔助腔的產生和湮滅算符。原子與??腔１相互作用哈密頓量為＋〇？＿＜），腔１與輔助腔２的相互作用哈密頓量??為７（＾＋４＋ａｌ（３２＋），通過場驅動，則系統的哈密頓量可表示為：??Ｈ?＝?ｃｏｘａ［ａｘ?＋?ｃｏ２ａｌａ２?＋?ｃｏｃｃｊ＋ｇ＿??＋ｇ?（ｃＴ＋ａ，?＋?ｃｒ＿ａ＾?）?＋Ｊ?（ａ＾ａ２?＋?ａｘａ＾?）?（１３）??＋￡（ａ；ｅ－＾?＋〇＾＇）??其中，ｆ和叫分別表示驅動場強度和驅動頻率，ｃ７＋＝｜ｅ＞＆｜和ｃｒ＿＝｜ｇ＞＜ｅ｜分別表??示腔內原子的上升和下降算符，ｇ表示腔１與原子的耦合強度，？／表示腔１與輔??助腔２之間的耦合強度。??為了研宄問題的方便，我們對哈密頓量做一個框架旋轉，定義算符：??—?＾［０）Ｌｔａ＾ａｘ＋０）Ｌｔａ＾ａ２＋ｃ〇Ｌｔａ＊ｃｙ－＼?（１４）??ＩＴ?Ｔ＋??通過算符定義一個旋轉操作／／＃?ｙ－，旋轉后的哈密頓量為：??ａｔ??１１??

?第３章復合雙腔ＱＥＤ系統中的光子阻塞???￡?二丄＂３ｇ２?＋２ｇＪ?＋?３Ｊ２?＋?士４?＋２０ｇ３Ｊ＋１４ｇ２Ｊ２＋４ｇ／７Ｆ?（２〇）??Ｖ２??少光子數能級圖如圖３．２所示，從圖中我們可以看到在單光子態(tài)｜ｌＯｇ＞，??｜〇〇ｅ），?｜〇ｌｇ）被能量為２＾／ｊ２＋＜劈裂形成兩個本征態(tài)。在雙光子態(tài)｜２０ｇ），｜〇２ｇ〉，??｜１〇小?１?Ｏｌｇ）?＞?１１?＼ｇ）?２Ｊ３ｇ２?＋?２ｇＪ＋３Ｊ２?－?Ｊｇ４?＋?２０ｇＶ?＋?１４ｇ２?Ｊ２＋４ｇＪ３?＋?Ｊ４??／Ｗ和?２＞ｇ２?＋?２ｇＪ?＋?３Ｊ２?＋?＾／ｊ４?＋?２０ｇＶ?＋１４ｇ２／２?＋４ｇＪ３?＋Ｊ４?／ＶＩ劈裂形成四個本??征態(tài)。除此之外，在能級圖中還可以發(fā)現共振吸收一個光子的頻率Ａ±＾／２＋ｇ２??達到單光子態(tài)｜１±＞由于能級的失諧阻塞了吸收第二個光子的頻率。??“?／???／??Ｖ２?■－－??／ｙ???廠，Ａ?＋２ｇ／＋Ｖ２?￣＾ｇＡ?＋２０ｇ－Ｖ＋１４ｇＶ：４４＾??］２０ｇ）Ｖ２ｇ?｜ｌ〇ｇ）?ｔ?＋?／?．??２Ａ?＊＊?一＼?一?２Ａ?乓?＾?＾３ｇ？＋２ｇ／＋３／２－＾４＋２＾Ｖ＋ｉｙ／＾ｇ／＋／??ｌ０２＾）＾！１１＾）＾�。埃保玻�?＼?ｕｍｓｍ??ｒ?＾?＾３ｇ：＋２ｇ／＋ａ／：＋１／ｇ４４－ａ）ｇＶ＋ｉ％：ｊ：＋４ｇ＾＋／??ｌ〇〇ｇ）?ＩＩ?，??圖３．２零光子態(tài)，單光子態(tài)和雙光子態(tài)的能級圖??為了觀測光子阻塞，我們用二階關聯函數描述光子的統計性質，其定義為：??＞?（ａ＋ａ＋ａａ）?Ｓｎ（／１?＾）Ｐ＞＾??ｇ?）（°）＝?；?＋?＇２?－￣７?＾?（２１）??〈“〉??Ｖ

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3309995