Fabry-Perot腔与光学参量放大复合系统中实现可调谐的非常规光子阻塞

本文提出在Fabry-Perot腔和光学参量放大复合系统中实现非常规光子阻塞效应.此系统包含可调谐的复合型驱动强度相位,用二阶关联函数描述光子统计性质,数值模拟不同参数下的光子阻塞效应,研究发现通过调节复合型驱动强度相位可以控制非常规光子阻塞.在弱驱动条件下,计算得到了强光子反聚束的最优化条件,并给出了二阶关联函数解析式,研究发现数值模拟结果与解析结果相符合.研究结果为光子阻塞的相干操作提供了平台,在量子信息处理和量子光学器件等方面具有潜在的应用前景.     

准Λ型四能级原子系统中的烧孔和光学双稳现象

研究了准Λ型四能级原子与两光场相互作用系统中的量子干涉效应.发现在弱探测场下系统驱动场拉比频率改变时,其色散曲线会呈现出烧孔现象,吸收增益曲线会出现全增益区以及宽而平坦的电磁感应透明窗口.另外,色散曲线随探测场拉比频率相位的演化会呈现出光学双稳态效应.     

非绝热消除条件下输出边频量子关联

考虑了双模腔内含有N个三能级V型原子的系综与两个量子化场之间的相互作用。在非绝热消除原子变量的条件下,分析了两个初始为相干态的输入场从腔内输出后的量子关联性质。结果表明在恰当的条件下,在中心频率处可以获得量子纠缠,但随合作参数的增加,中心频率处的纠缠变小甚至消失。与此同时,在高频区间则产生了一对边频量子纠缠。这是由于合作参数增加引起的真空拉比分裂导致了高频处获得量子关联。此外,通过调节量子化场的强度以及原子和场的反对称失谐,还可获得两对边频量子纠缠。这对边频量子关联的研究具有十分重要的价值。     

准A型四能级原子系统中的烧孔和光学双稳现象

研究了准A型四能级原子与两光场相互作用系统中的量子干涉效应．发现在弱探测场下系统驱动场拉比频率改变时，其色散曲线会呈现出烧孔现象，吸收增益曲线会出现全增益区以及宽而平坦的电磁感应透明窗口．另外，色散曲线随探测场拉比频率相位的演化会呈现出光学双稳态效应．     

光腔中两原子共振荧光的相干性质

研究了置于光腔中的两个二能级原子，在强相干场驱动下的共振荧光光场的辐射场相干性质，发现在坏腔条件下，可以通过调节光腔与相干场的频率来提高一阶可见度和减小二阶关联函数.这是因为改变光腔与相干场的频率会引起原子修饰态布居数的改变，导致一阶可见度和二阶关联函数发生显著变化. 关键词： 光腔 两个二能级原子 一阶可见度 二阶关联函数     

三量子比特系统中单个谐振子诱导的量子关联

我们考虑初始无关联并且与由一个谐振子构成的环境之间互相耦合的三量子比特系统。通过研究量子比特-环境的耦合强度以及量子比特初始态对量子关联的影响,我们发现环境可以诱导量子关联,提出并证明了四个命题阐述谐振子如何调控三个量子比特中量子关联的分布。给出了产生量子关联的条件。特别地,对于弱耦合,我们不但能够获得很多的量子关联,而且还使量子比特系统和环境始终处于分离态。一般地,量子关联动力学是很复杂 的,这是由于环境起着两个互相竞争的作用：一方面诱导出各个比特之间的量子关联;另一方面又使它们发生消相干,从而破坏量子关联。     

三量子比特系统中单个谐振子诱导的量子关联

我们考虑初始无关联并且与由一个谐振子构成的环境之间互相耦合的三量子比特系统。通过研究量子比特-环境的耦合强度以及量子比特初始态对量子关联的影响,我们发现环境可以诱导量子关联,提出并证明了四个命题阐述谐振子如何调控三个量子比特中量子关联的分布。给出了产生量子关联的条件。特别地,对于弱耦合,我们不但能够获得很多的量子关联,而且还使量子比特系统和环境始终处于分离态。一般地,量子关联动力学是很复杂 的,这是由于环境起着两个互相竞争的作用：一方面诱导出各个比特之间的量子关联;另一方面又使它们发生消相干,从而破坏量子关联。     

超强频率梳激光场驱动下多光子共振谐波辐射的相位突变研究

本文从理论上研究了在双色频率梳激光场驱动下多光子谐波辐射光谱中的相位突变现象。我们利用Floquet理论非微扰地模拟了频率梳激光场与原子分子等量子系统的相互作用过程。谐波辐射信号是多光子偶极跃迁相干叠加的结果,通过调节频率梳激光场间的相对相位,可以相干地控制谐波辐射信号的强度。通过对谐波信号进行傅里叶变换,可以提取不同跃迁路径的相对相位信息。我们通过改变频率梳组激光场的强度和频率组分实现多光子跃迁频率,让其跨越共振跃迁频率时,谐波相位会发生突变。从而可以观测超强激光场驱动下量子系统共振跃迁频率的斯塔克能移。     

利用Akaike信息准则研究退相位对量子干涉的操控作用

量子干涉(QI)和Autler-Townes分裂(ATS)是原子-光相互作用系统中的两种不同效应。在电磁诱导透明(EIT)系统中,当耦合光强度适中时,二者会同时存在。一般以耦合光拉比频率作为定性区分QI与ATS的依据,同时Akaike信息准则(AIC)可用于量化二者的相对权重。本文基于AIC方法研究了原子系统中退相位对QI和ATS权重的操控作用。研究表明,通过调节退相位率,可以实现QI和ATS之间的相互转换,以及相消干涉和相长干涉之间的相互转变。利用耦合光和探针光之间的相位关联可以实现退相位的精确操控,由此改变QI和ATS的权重,进而达到QI效应的极大增强。     

实虚部关联的量子噪声和泵噪声对单模激光动力学性质的影响

采用具有实虚部关联的量子噪声和泵噪声驱动的单模激光损失模型，用线性化近似方法研究了反映激光动力学性质的光强关联函数，讨论了光强关联函数随时间的演化；并对线性化近似方法的适用范围进行了详细分析，分别讨论了量子噪声强度、泵噪声强度、量子噪声实虚部关联系数对光强相对涨落的影响，得出在小噪声、远离阈值时，线性化近似方法适用范围扩大；小噪声、远离阈值且当量子噪声实虚部无关联时，线性化近似方法适用范围最大的结论. 关键词： 单模激光 光强关联函数 光强相对涨落     

量子阱在沿其平面方向偏振太赫兹波驱动下子带间光吸收

利用半导体布洛赫方程,讨论了量子阱在沿其平面方向偏振的太赫兹场驱动下的光学吸收谱。研究结果揭示了半导体量子阱在沿平面方向偏振的强太赫兹场驱动下吸收谱的一些新奇效应,如主吸收的太赫兹边带、动态弗兰兹-凯尔迪什效应。太赫兹场的频率及其相位对探测场吸收谱的影响也很显著。     

开放简并二能级原子系统F_g=2F_e=1跃迁中的量子相干效应

文章分析了满足Fg=2Fe=1跃迁的开放简并二能级原子系统在磁场作用下的量子相干效应。该模型中,驱动场的偏振方向平行于磁场方向且与探针光偏振方向相互垂直。由于驱动场和塞曼分裂对原子的耦合作用,在不同驱动场拉比频率作用下将会分别出现电磁诱导透明(EIT)和电磁诱导吸收(EIA)效应,同时伴随相应的正常色散和反常色散。通过控制驱动场强度可以有效控制系统的量子相干效应,同时实现光速调控。     

巨梯型四能级里德伯原子系统透射光谱性质的调控

采用超级原子模型研究了一个巨梯型四能级里德伯原子系统与一个弱光场和两个强控制场的相互作用.利用蒙特卡罗算法,通过数值求解海森伯-朗之万方程,讨论了系统的动力学演化,研究了偶极-偶极相互作用对探测场透射谱和二阶强度关联函数的影响.在有限温度下,利用洛伦兹分布函数代替麦克斯韦分布函数,得到解析的探测场极化率,讨论了强场的失谐量对系统出射探测场透射谱对称性质的影响,最后研究了多普勒效应对探测场透射谱和二阶强度关联函数的影响.结果表明,在电磁诱导透明条件下,透明窗口处出射探测场的透射率随着入射探测场强度的增强而减弱,而当系统入射探测场强度不变时,通过改变强场的失谐量可以得到非对称的透射谱.此外,当弱探测场和强场的传播方向一致时,多普勒效应对系统透射谱和二阶强度关联函数的峰值有很小的影响.当探测场和强场的传播方向不一致时,多普勒效应对系统透射谱和二阶强度关联函数的影响可以忽略.     

自由膨胀准二维玻色-爱因斯坦凝聚中的密度-密度关联

利用Madelung变换, 考虑密度和相位涨落, 给出了准二维玻色-爱因斯坦凝聚体的有效拉格朗日密度函数和波函数量子涨落的算符化表示, 计算了凝聚体在去除约束势场自由膨胀时两点之间的密度-密度关联函数, 结果表明在长波极限下, 两点之间的密度关联函数正比于波数k, 而在短波极限下, 密度关联函数趋近于一个常数. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 量子涨落 密度关联     

倒Y型四能级量子系统中亚光速和超光速传播现象的转换研究

研究了探测场、耦合场和驱动场三场作用下倒Y型四能级量子系统的光学特性,利用数值模拟的方法探讨了外加相干驱动场的拉比频率和失谐量变化时系统对探测光场吸收特性的影响. 通过绘制三维立体图,发现了探测光场的群速度在电磁诱导透明窗口处的变化规律,并且选择合适的驱动场拉比频率和失谐量,可以在理论上实现亚光速和真空光速以及超光速传播之间的转换. 关键词： 倒Y型四能级 群速度 超光速传播 亚光速传播     

两量子比特非线性相互作用模型中的量子关联

运用量子态变换的方法论证了两个qubit纯态中量子关联与纠缠的等价性.并利用三种带有横场的非线性相互作用模型研究了两个qubit体系中的量子关联.发现合适的横场对于最大量子关联态的获得、平均量子关联的提高都有着积极的作用.两个qubit体系获得最大量子关联时,不同模型,不同的横场,对应的量子态却各不相同.     

从光晶格中释放的超冷玻色气体密度-密度关联函数研究

利用量子旋转场理论详细研究了从光晶格中释放的超冷玻色气体的空间密度-密度关联函数.由于量子旋转场理论充分考虑了光晶格中冷原子气体的粒子数涨落和相位效应,该理论能有效应用于具有强相互作用的冷原子系统,从而光晶格处于超流态到绝缘态逐渐过渡过程中的超冷原子气体的关联特性在这一理论体系下都得到了很好的描述.结果表明:随着超冷玻色气体逐渐从绝缘态向超流态过渡,其密度-密度关联图样中连续对角斜线也逐渐向分散的尖峰过渡,理论结果与目前实验观测到的结果符合.除此以外,上述密度-密度关联的结果中还包含了超冷原子系统量子耗散效应,相关结论与目前已有的理论和实验一致.     

量子纠缠与经典关联在双光子关联成像中的作用

关联成像引起了人们广泛的兴趣,特别是,二阶关联成像是一种纯粹的量子效应还是也可能是一种经典效应还存在争议.本文分析了三种关联成像方案,其中前两种方案中用经典关联和量子纠缠的双光子光源都能成像,而第三种只能用量子纠缠的双光子光源才能成像.对比发现,纠缠双光子同时存在动量和坐标两个自由度上的关联,在三种成像方案中都可用作光源.而经典关联的双光子不具有动量和坐标的双重关联,而仅仅存在其中一种关联(经典关联),关联成像的方式也因此受到限制.     

非线性相互作用下三qubit系统中的量子关联

通过对系统施加不同的非线性作用,利用量子关联的几何度量,研究了三个qubit体系中的两体量子关联.不同的非线性相互作用模型都能使系统产生最大值为0.1752的量子关联.z方向的横场对量子关联的优化有控制作用,对于三个模型,通过调节z方向的横场,系统能产生最大值为0.09645的平均量子关联.最佳组合的三个横场,不仅能够大幅度提高量子关联的振荡周期,使得两qubit长时间处于量子关联态,而且还能够提高两qubit的平均量子关联.     

量子点系统中纳米机械振子诱导的光开关

当一个受单色控制场驱动的二能级量子点与单个纳米机械振子相互作用时,作用于此固态量子点系统的弱探测场展现了可调的光开关行为。研究结果表明,当控制场失谐地作用于量子点系统时,改变量子点与纳米机械振子的耦合强度可以有效地实现光开关。同样地,在纳米机械振子的作用下,光开关的行为也可以通过改变控制场的拉比频率来获得。最根本的物理机制是纳米机械振子的耦合建立了量子点的辅助能级,进而控制场诱导了电磁感应透明现象。方案所采取的固态量子系统对宏观量子态有着极其重要的影响,同时这种固态耦合系统的光学开关效应,在光学通信、光子学和非线性光学领域中有着潜在的应用。