本文關(guān)鍵詞：二次型光機(jī)耦合的暗態(tài)構(gòu)造和量子多體模擬　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：光機(jī)振子系統(tǒng)通過(guò)光輻射壓力耦合光腔中光場(chǎng)和機(jī)械振子,近十多年來(lái)吸引了大量的關(guān)注,一方面是因?yàn)楣鈾C(jī)振子系統(tǒng)提供了一個(gè)可以在量子層面對(duì)機(jī)械振子進(jìn)行精確操控的平臺(tái),比如對(duì)振子的冷卻,制備非經(jīng)典態(tài),這些都是量子信息和量子計(jì)算的基本要求。另一方面,光機(jī)系統(tǒng)可以復(fù)合各種各樣的物理系統(tǒng),以研究或驗(yàn)證各式各樣的量子現(xiàn)象。本文將分別探討單振子和多振子在二次型光機(jī)耦合系統(tǒng)中的物理過(guò)程,研究光機(jī)系統(tǒng)在量子信息和量子計(jì)算中的應(yīng)用和多體系統(tǒng)的量子模擬。本文將主要分成三個(gè)部分,首先介紹研究背景,即光機(jī)振子系統(tǒng)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀,然后是單振子的非線性暗態(tài),最后討論用振子一維鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行量子多體模擬。在第二部分我們考慮這樣的一個(gè)復(fù)合系統(tǒng)：機(jī)械振子與光腔形成二次型光機(jī)耦合,同時(shí)腔場(chǎng)與原子團(tuán)的集體激發(fā)存在相互作用。因此機(jī)械振子和原子集體激發(fā)通過(guò)腔場(chǎng)間接連接,如果調(diào)整好系統(tǒng)的失諧量,使兩項(xiàng)相互作用剛好在腔場(chǎng)上形成干涉相消,則可以得到機(jī)械振子和原子集體激發(fā)之間的暗態(tài)。并且,由于相互作用強(qiáng)度能用系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)光進(jìn)行調(diào)節(jié),類似于原子體系里的拉曼絕熱轉(zhuǎn)移過(guò)程,我們可以完美地把振子上的量子態(tài)轉(zhuǎn)移到原子激發(fā)中,或者反過(guò)來(lái)。暗態(tài)的探測(cè),則是通過(guò)分析腔場(chǎng)的出射譜,或者分析(類似于Electromagnetically Induced Transparency現(xiàn)象)探測(cè)光的透射率。對(duì)于系統(tǒng)的非線性暗態(tài),我們討論了它在量子信息上的應(yīng)用,如信息的存取、壓縮等等,以及對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展等等。光機(jī)振子系統(tǒng)具有極強(qiáng)的擴(kuò)展性,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展可以得到豐富的物理圖景,第三部分我們考慮N個(gè)光機(jī)振子系統(tǒng)組成的一維鏈,假設(shè)相鄰的腔場(chǎng)之間有隧穿,則振子和振子之間以腔場(chǎng)間接達(dá)成連接。通過(guò)大失諧條件絕熱消除掉腔場(chǎng)的影響,我們就可以得到N個(gè)振子組成的一維多體系統(tǒng),除了含有玻色-哈勃模型的相互作用項(xiàng)外,還有一些特殊的項(xiàng),如對(duì)隧穿作用和密度-密度相互作用。通過(guò)數(shù)值模擬可以驗(yàn)證我們得到的有效哈密頓量。由于存在這些高階的相互作用,系統(tǒng)除了有Mott絕緣相和超流相之外,還有密度波相和超固相等有趣的相,通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)光強(qiáng)度即能得到相變。相比于光晶格系統(tǒng),我們得到的這個(gè)擴(kuò)展的玻色-哈勃模型中所有的相互作用強(qiáng)度都能非常靈活的調(diào)節(jié),因此可以改變隧穿系數(shù)的符號(hào),我們就能研究系統(tǒng)兩項(xiàng)隧穿作用之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系以及相應(yīng)的相圖。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O43

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