冷原子系综内单集体激发态的相干操纵

原子系综内部分原子发生相干态转移后所处量子态被称为集体激发态.如果激发数目在单原子量级则被称为单激发态.在量子存储过程中,单光子以单激发态的形式在原子系综内进行存储.因此,研究单激发态的制备、演化、转化、干涉等过程是量子存储及其应用研究的关键.本文总结了近年来作者所在研究团队针对冷原子系综体系在此研究方向取得的若干成果.主要包括采用动量模式调控、三维光晶格等手段抑制单激发态的退相干,采用环形腔增强原子至光子的转化效率,发展基于拉曼光的单激发态相干转移技术,利用单量子态不同模式间干涉制备光与原子纠缠,利用里德伯阻塞机制提升纠缠制备效率等.此外,简要回顾了基于多个单激发态的量子中继及量子网络实验.     

抛物量子线中极化子的激发态性质

研究抛物型量子线中极化子激发态的性质。采用线性组合算符法和Pekar变分法,导出了抛物量子线中强耦合和弱耦合两种情况下极化子的基态能量、第一内部激发能量、激发能和振动频率随量子线的约束强度的变化关系。数值计算结果表明:抛物型量子线中极化子的基态能量、第一内部激发能量、激发能和振动频率都随量子线约束强度的增强而增大,体现了量子线受限强度越大,相应的极化子的能量也越大。     

双模自组织量子点光致发光的温度依赖性

采用稳态速率方程模型,对双模自组织量子点光致发光的温度依赖性进行了研究,模拟获得了不同温度下双模自组织量子点的光致发光光谱,并进一步研究了两组量子点分布的光致发光强度比的温度依赖性。研究表明:在低温下(<75K),两组量子点分布的发光强度比基本保持不变;随着温度的升高(75K相似文献   

量子引力中曲率的激发

求出了Stelle可重整引力的量子Wilson圈的h阶首项,得到了矢量平移被定域曲率的激发量子化的结果,求得了非平坦背景下量子Mlson圈的泛函计算式.     

铯原子nP_(3/2)(n=70—94)里德伯态的紫外单光子激发及量子亏损测量

基于成熟的光纤激光器、光纤放大器及高效激光频率转换技术,我们在实验中研制了一套瓦级输出的窄线宽连续波单频可调谐318.6 nm紫外激光系统,并在室温铯原子气室中实现了6S_(1/2)—nP_(3/2)(n=70—94)单光子跃迁里德伯激发.借助由铯原子6S_(1/2)(F=4)基态、6P_(3/2)(F′=5)激发态和nP_(3/2)(n=70—94)里德伯态构成的V型三能级系统,通过频率锁定于铯原子6S_(1/2)(F=4)—6P_(3/2)(F′=5)超精细跃迁的852.3 nm探测光束的吸收减弱信号获得了里德伯态的信息,并利用高精度波长计测量了铯原子nP_(3/2)(n=70—94)里德伯态的量子亏损值.经过与理论计算值的变化趋势进行对比,我们认为由于原子气室的里德伯屏蔽效应并不能完全屏蔽外部直流电场,铯原子气室内存在残余的直流电场,影响了对里德伯态的量子亏损值的实验测量.利用残余直流电场的Stark效应理论模型及其与有效主量子数n*的依赖关系,对铯原子里德伯态的量子亏损实验测量值进行了修正.修正后的铯原子nP_(3/2)(n=70—94)态量子亏损测量值为3.5591±0.0007,与理论计算值相吻合.     

电磁场中衰变二能级原子态的量子相干特性

以衰变二能级原子作为量子位,求解了经典电磁场中有衰变二能级原子系统的密度矩阵方程,得到了系统状态在随时间演化过程中的量子相干特性.     

二项式光场与级联三能级原子的量子纠缠

利用量子熵理论，研究了二项式光场与级联三能级原子的量子纠缠，讨论了光场与原子的初始参量对其量子纠缠性质的影响.结果表明，利用二项式光场的特性，可以揭示从相干态到数态之间的所有态光场与三能级原子相互作用时的量子纠缠性质.选择适当的系统参数可以制备稳定的光场-原子qutrit纠缠态. 关键词： 二项式光场 级联三能级原子 光场熵 量子纠缠     

能级间同时存在衰变和跃迁时的消相干特性

二能级原子在量子信息中可视为量子位.本文基于约化密度矩阵理论,利用量子纯态和混合态分析方法,针对二能级原子能级间同时存在衰变和跃迁的情况,研究原子消相干特性.     

热辐射场中两能级原子在大失谐情况下的消相干特性

两能级原子置于外部环境(热库)时,将两能级原子视为量子位,通过分析量子位与热辐射场在大失谐情况下相互作用过程中量子位约化密度算符非对角元的时间演化,研究量子位消相干特性.     

Josephson结开关电流分布的测量方案探讨

Josephson结的开关电流存在着一定的分布.利用开关电流的分布,我们可以推算出Josephson结的逸出率.进一步结合合适的微波辐照,还可以获得结的诸如能级、拉比振荡等许多相关的量子特性.Josephson结的开关电流分布的获得,对于研究超导量子比特,包括相位量子比特、电荷量子比特、磁通量子比特和涡流量子比特以及他们的组合量子比特都有着重要意义.我们提出了三种测量方案,对这三种方案进行了比较,并初步的对自制的NbN/AlNx/NbN Josephson结的开关电流进行了多次(104次)测量,得到一定温度下的开关电流分布的直方图.针对三种方案各自的优缺点及已有的结果,我们提出了需要进一步改进的措施,对于下一步开展在极低温下(mK)Josephson结的开关电流分布的测量有着重要的意义.     

光学波段量子点阵衍射光栅的衍射特性

 概述了量子点阵衍射光栅的原理及制作方法,并设计标定实验,研究了不同角度及不同波长入射情况下量子点阵光栅的衍射特性。研究结果表明：量子点阵光栅不存在高级衍射,只保留了±1级和0级衍射,具有理想的单级衍射模式。光学波段量子点阵衍射光栅的成功研制为研制紫外、X光波段具有单级衍射特征的光栅提供了契机。     

双光子Jaynes-Cummings模型中量子力学通道与量子互熵

用量子信息理论研究双光子JaynesCummings模型动力学.给出了表示原子态变化的量子力学通道,导出了量子互熵和原子约化熵,考察了初始场的位相相干性和原子能级的斯塔克位移对量子互熵的影响.结果表明:量子互熵周期性地演化,量子力学通道周期性地将原子初态的信息传送到终态,量子力学通道和量子互熵的特性依赖于初始场的位相相干性及原子能级的斯塔克位移. 关键词：     

微腔增强发射的半导体量子点单光子源

单光子源是实现量子密匙分配、线性光学量子计算的基本单元。作者回顾了单光子源在量子信息科学发展中的作用,讨论了光子的统计特性,分析了具有类似原子二能级结构的半导体量子点作为单光子发射源的特点,介绍了微腔与二能级系统的耦合以及微腔量子电动力学基本原理。在弱耦合区,Purcell效应导致微腔中量子点激子复合寿命降低,因此可用微腔来改善量子点单光子发射效率。文章总结了近年来在半导体微腔增强量子点单光子发射领域的进展,探讨了分布式布拉格反射微腔、柱状微腔和光子晶体微腔等结构对改善半导体量子点单光子发射和收集效率、光子极化以及光子全同性等方面的作用,并对未来半导体量子点单光子源的发展进行了展望。     

单模量子场作用下二能级原子能级的AC Stark移动

通过分析跃迁概率幅的相位给出了与时间相关的微扰在跃迁过程中引起的能级移动公式,计算了处在不同量子态的单模场引起的二能级原子能级的AC Stark移动,结果表明场的量子统计特性会直接影响到原子能级移动. 关键词： AC Stark效应 单模量子场 二能级原子     

激发相干态在耗散量子通道中Husimi函数的演化

基于有序算符内的积分技术和量子力学相干态表象,本文研究了激发相干态在耗散量子通道中的Husimi函数的演化情况,首次推导了Husimi函数在耗散量子通道中的解析表达式,并通过绘制图形讨论了各种参数对Husimi函数的影响。     

电场和温度对施主中心量子点中束缚极化子基态寿命的影响

采用Lee-Low-Pines变换和Pekar类型变分法推导出非对称高斯势施主中心量子点中束缚极化子的基态和激发态能量和波函数,进而构造了一量子比特所需的二能级结构。基于费米黄金规则和偶级近似研究了束缚极化子基态的衰变。引入了一个用两态极化子基态衰变时间来量化量子点量子比特退相干时间的量度法,并与极化子激发态衰变时间量化量子点量子比特退相干度量法进行了对照讨论,揭示了二者的相同物理机理。通过研究电场下材料的介电常数比、电声耦合常数和温度对施主中心量子点中束缚极化子基态寿命的影响,揭示了材料属性与环境因素对量子点量子比特退相干的影响。     

受激拉曼增益介质中的量子噪声特性研究

研究了三能级原子系综与相干控制场以及量子探测场的相互作用下的受激拉曼系统.运用量子理论推导出了该受激拉曼系统中由于量子场真空涨落引起的量子噪声以及受激散射的量子化光场噪声谱,并且数值计算了注入拥有非经典涨落的量子探测场,真空涨落所引起的量子噪声谱. 关键词： 受激拉曼增益 量子噪声 噪声谱     

双模光场与级联三能级原子在非旋波近似下的量子纠缠

利用全量子化理论,在非旋波近似下对双模相干态光场与级联型三能级原子相互作用的量子纠缠进行了精确求解.讨论了初始时刻原子能级的叠加和平均光子数对量子纠缠演化的影响.数值计算结果表明:初始时刻原子处于单一能级时,量子纠缠演化曲线的周期随着平均光子数的增加逐渐变大;初始时刻原子能级的叠加导致初始阶段纠缠度显著降低,纠缠达到最大值的时间随着平均光子数的增大逐渐变长,且初始时刻原子能级的叠加使得量子纠缠的周期性消失;无论初始时刻原子能级处于哪种能级的叠加态,随着平均光子数的增大,由虚光子效应引起的小锯齿状的振荡逐渐增强.     

泵浦-探测技术中受激量子拍的理论研究

基于V型三级级原子由于真空与原子耦合引起的量子相干效应,研究了泵浦-探测技术中透射受激量子拍特征.理论计算表明:这种受激量子拍与荧光量子拍相比具有高的信噪比.理论结果与实验有较好的一致性.     

引力联络的holonomy

利用多重张量密度构造了扩展的圈群,在时空流形上得到了扩展的holonomy.利用圈空间得到了引力的holonomy.对R+F²纯引力进行了经典与量子holonomy的计算,得到了其一个球对称解析解的经典holonomy的精确结果,并发现存在着曲率的量子激发,同时求得了表式.