本文關(guān)鍵詞：超冷里德堡原子系綜中的量子相干效應(yīng)及量子相干調(diào)控

  更多相關(guān)文章： 受激拉曼絕熱過程 電磁誘導(dǎo)透明 里德堡原子 超級原子模型 量子存儲(chǔ)

【摘要】：在量子光學(xué)的發(fā)展中,激光與物質(zhì)相互作用所形成的量子相干效應(yīng)一直是備受關(guān)注的焦點(diǎn);近些年,其在量子信息領(lǐng)域的應(yīng)用中也煥發(fā)出了新的活力。本文首先介紹幾種典型的原子相干效應(yīng)及其在量子信息領(lǐng)域的應(yīng)用,例如:受激拉曼絕熱過程(stimulated Raman adiabatic passage:STIRAP)和電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象(electromagnetically induced transparency:EIT)等。在普通的超冷原子體系中,可以利用這些原子相干效應(yīng)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)在兩個(gè)量子態(tài)間的完全轉(zhuǎn)移、制備糾纏態(tài)、實(shí)現(xiàn)量子門操作、制備光子晶體和實(shí)現(xiàn)光場存儲(chǔ)等,應(yīng)用非常廣泛。里德堡原子由于主量子數(shù)很大,具備一些中性原子所不具備的性質(zhì),如:軌道半徑大、輻射壽命長和電偶極矩強(qiáng)等。其中強(qiáng)的電偶極矩使里德堡原子之間的偶極-偶極相互作用增強(qiáng),較基態(tài)原子之間高出20個(gè)數(shù)量級�；谶@些特性,里德堡原子體系的量子相干效應(yīng)必將不同于普通冷原子體系,所以對里德堡原子體系的研究引起了越來越多的關(guān)注。近幾年,隨著技術(shù)的進(jìn)步和理論的完善,出現(xiàn)了許多處理里德堡原子系綜多體問題的重要工作,而本文重點(diǎn)研究了超冷里德堡原子系綜的量子相干效應(yīng)及量子相干調(diào)控。研究內(nèi)容主要包括里德堡原子體系的受激拉曼絕熱過程和電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象,并在里德堡原子體系中利用偶極阻塞效應(yīng)和光存儲(chǔ)過程實(shí)現(xiàn)了可控單光子源的制備。在第三章中,我們分別考慮包含兩個(gè)里德堡態(tài)的三能級梯型結(jié)構(gòu)原子對和四能級Y模型結(jié)構(gòu)原子對的受激拉曼絕熱過程。一般情況下,里德堡原子之間很強(qiáng)的長程相互作用會(huì)誘導(dǎo)偶極阻塞效應(yīng),從而抑制粒子數(shù)向里德堡態(tài)的轉(zhuǎn)移。但研究發(fā)現(xiàn),可以通過調(diào)節(jié)耦合場失諧,使其達(dá)到完全彌補(bǔ)相互作用引起的能級移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)反阻塞;如果調(diào)節(jié)耦合場失諧使其達(dá)到部分補(bǔ)償相互作用引起的能級移動(dòng)時(shí),可以使體系演化到糾纏態(tài)。通過對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,我們給出了實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)完全轉(zhuǎn)移和制備高保真度的糾纏態(tài)的條件。如果將體系拓展到三個(gè)原子甚至多個(gè)原子,預(yù)計(jì)可以制備多體糾纏態(tài),而這些糾纏態(tài)的制備對實(shí)現(xiàn)量子通信意義重大。此外,由于兩個(gè)里德堡態(tài)之間的相互作用更為復(fù)雜,其物理內(nèi)容也更為豐富�？梢酝ㄟ^對四能級Y模型結(jié)構(gòu)原子對的受激拉曼絕熱過程的研究,清楚的了解到兩個(gè)里德堡態(tài)之間的不同相互作用(自相互作用和交叉相互作用)對不同態(tài)的阻塞效應(yīng)。這促使我們對里德堡原子體系的阻塞效應(yīng)和反阻塞效應(yīng)有了更深刻的了解和認(rèn)識。在第四章中,我們利用精確的超級原子模型,研究了包含單個(gè)里德堡態(tài)的四能級Y模型結(jié)構(gòu)冷原子體系的電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象。在數(shù)值模擬過程中,突破了弱場近似的限制,并且考慮了相關(guān)高階集體態(tài),這使計(jì)算結(jié)果更加精確可靠。通過對包含單個(gè)里德堡態(tài)的Y模型結(jié)構(gòu)EIT的研究,可以更加方便的對比由里德堡態(tài)和普通激發(fā)態(tài)引起的EIT窗口的不同。在透射譜中出現(xiàn)兩個(gè)EIT窗口,其中一個(gè)是由基態(tài)到普通激發(fā)態(tài)的共振引起的,透射窗口很低并表現(xiàn)出對探測場強(qiáng)度變化不敏感的特性;另外一個(gè)窗口是由基態(tài)到里德堡態(tài)的共振引起的,展現(xiàn)出了合作光學(xué)非線性效應(yīng),即隨著探測場強(qiáng)度的增加,透射窗口變低。通過調(diào)節(jié)耦合場失諧可以使兩個(gè)窗口重疊在一起,但退化的窗口變成了一個(gè)尖銳的非洛倫茲線型,并且明顯由非線性效應(yīng)起主導(dǎo)作用。此外,探測光子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律在傳播過程中會(huì)發(fā)生變化,可以通過調(diào)節(jié)探測場和耦合場強(qiáng)度,在介質(zhì)末端得到不同程度的聚束光子或反聚束光子。在第五章中,我們利用超級原子模型研究了里德堡原子介質(zhì)中的光存儲(chǔ)過程,并且提出利用存儲(chǔ)過程實(shí)現(xiàn)可控單光子源的方案。在EIT條件下,我們將具有高斯形狀的探測光脈沖以里德堡暗態(tài)極化子的形式存儲(chǔ)在里德堡集體激發(fā)態(tài)上。由于偶極阻塞效應(yīng),在一定的阻塞區(qū)域內(nèi),只有一個(gè)原子可以被激發(fā)到里德堡態(tài)。這意味著每個(gè)超級原子內(nèi)只有一個(gè)光子可以被存儲(chǔ),所以在介質(zhì)末端,可以讀取到一束單光子序列。數(shù)值模擬的結(jié)果顯示出,讀取光子的關(guān)聯(lián)函數(shù)小于1,這充分說明了讀取的光子是反聚束的光子序列。此外,重新讀取到的光子能量對入射光子能量不呈現(xiàn)線性依賴也印證了讀取的光子是單光子序列這一結(jié)論。將探測光場由高斯形狀的脈沖調(diào)制成穩(wěn)定光場之后,可以制備均勻的單光子源。對比之前制備單光子源的方案,此方案的優(yōu)勢在于可以利用控制場隨時(shí)讀取單光子,實(shí)現(xiàn)一個(gè)可控的單光子源。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O431.2

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 古力;;約翰·里德二三事[J];世界知識;1982年05期

2 張之翔;哈里德等的《物理學(xué)》習(xí)題中的一個(gè)錯(cuò)誤[J];大學(xué)物理;1982年04期

3 張之翔;再談哈里德等的《物理學(xué)》習(xí)題中的一個(gè)錯(cuò)誤[J];大學(xué)物理;1985年11期

4 ;離奇鼠標(biāo)殺人案[J];奇聞怪事;2007年03期

5 相軍,戴星燦,彭盛,陳宏民,劉耀明,李儉,陳瓞延,李麗;鈉分子~1Π_g里德堡態(tài)光譜研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;1999年01期

6 張好;馮志剛;張臨杰;李昌勇;趙建明;賈鎖堂;;超冷里德堡原子的研究進(jìn)展[J];量子光學(xué)學(xué)報(bào);2010年02期

7 宋敏,易鵬,戴星燦,劉耀明,李麗;鋰分子3~1Π_g里德堡態(tài)的光譜研究(英文)[J];光譜學(xué)與光譜分析;2002年03期

8 ;“里德演講”片斷[J];科學(xué);2003年04期

9 郭曉強(qiáng);;菲利普·里德[J];遺傳;2007年07期

10 李洪云;劉偉;蘇福一;馮博楷;林圣路;;雙平行金屬板間的里德堡氫原子的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);2009年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 錢靜;趙興東;周魯;張衛(wèi)平;;基于量子干涉的里德堡阻塞球的空間形變與反阻塞效應(yīng)[A];第十六屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)報(bào)告摘要集[C];2014年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王伍;約翰·S·里德從花旗走向紐交所[N];中國證券報(bào);2003年

2 湯耀國;《震撼世界的十天》報(bào)道始末[N];中華新聞報(bào);2005年

3 陳曉剛;約翰·里德臨危受命[N];中國證券報(bào);2003年

4 記者 陳曉剛;里德延長紐交所“一把手”任期[N];中國證券報(bào);2004年

5 賀念 德國艾希施泰特大學(xué)哲學(xué)系;里德學(xué)派為德國公民哲學(xué)奠基[N];中國社會(huì)科學(xué)報(bào);2012年

6 賈朋群;力促中美氣象合作的使者[N];中國氣象報(bào);2003年

7 潘立文邋王昕;黎軍攻占巴里德河難民營[N];人民日報(bào);2007年

8 郎楷淳編譯;大眾汽車新官即將上任 皮切茲里德如何應(yīng)付難題[N];中國經(jīng)營報(bào);2002年

9 記者　施曉慧;歐盟加大反恐力度[N];人民日報(bào);2006年

10 魏曙光;美最大養(yǎng)老基金巨資重砸商品市場[N];證券時(shí)報(bào);2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張好;超冷里德堡原子的相干效應(yīng)研究[D];山西大學(xué);2014年

2 趙磊;強(qiáng)激光場中原子分子里德堡態(tài)激發(fā)的實(shí)驗(yàn)和理論研究[D];吉林大學(xué);2016年

3 王麗梅;超冷里德堡原子的外場操控[D];山西大學(xué);2016年

4 李駿;冷原子系綜內(nèi)基于里德堡阻塞機(jī)制的單量子態(tài)制備與操控[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

5 白正陽;超冷里德堡原子氣體與超穎材料中的光脈沖的傳播與操控[D];華東師范大學(xué);2017年

6 田雪冬;超冷里德堡原子系綜中的量子相干效應(yīng)及量子相干調(diào)控[D];吉林大學(xué);2017年

7 呂航;惰性氣體原子以及雙原子分子在飛秒強(qiáng)激光場中的里德堡態(tài)激發(fā)[D];吉林大學(xué);2015年

8 賈光瑞;里德堡堿原子相干操控及電離的若干問題研究[D];北京理工大學(xué);2015年

9 林元富;論伊什梅爾·里德后現(xiàn)代主義小說戲仿藝術(shù)[D];廈門大學(xué);2008年

10 馮志剛;超冷里德堡原子相互作用及碰撞特性研究[D];山西大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 從璐;基于里德堡原子的量子相干特性的研究[D];華東交通大學(xué);2016年

2 張琦;三原子分子CO_2在飛秒強(qiáng)激光場中的里德堡態(tài)激發(fā)[D];吉林大學(xué);2016年

3 邵明月;托馬斯·里德道德自由論研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2016年

4 楊文廣;基于里德堡原子EIT-AT效應(yīng)的微波電場測量[D];山西大學(xué);2016年

5 李敬奎;里德堡原子的電磁感應(yīng)透明及其應(yīng)用研究[D];山西大學(xué);2016年

6 喻霞;論伊什梅爾·里德《逃往加拿大》中的后現(xiàn)代主義和幽默元素[D];廣東外語外貿(mào)大學(xué);2013年

7 林珊羽;論伊什梅爾·里德《路易斯安那雷德最后的日子》中的多元文化意識[D];福建師范大學(xué);2012年

8 劉茗超;查爾斯·里德小說《犯規(guī)》的倫理主題研究[D];東北師范大學(xué);2014年

9 曾琦;《通過藝術(shù)的教育》述評[D];西北師范大學(xué);2006年

10 劉劍;托馬斯·里德的常識知覺論[D];浙江大學(xué);2013年

，

本文編號：1289917