腔電磁誘導(dǎo)透明系統(tǒng)中糾纏和壓縮特性的研究.pdf

1、電磁誘導(dǎo)透明（ElectromagneticallyInducedTransparency，簡(jiǎn)稱EIT）。是利用光對(duì)原子誘導(dǎo)的相干效應(yīng)所產(chǎn)生的一種獨(dú)特的物理現(xiàn)象。一般情況下，當(dāng)一束探測(cè)光與原子相互作用的時(shí)候，探測(cè)光將會(huì)被原子所吸收，并表現(xiàn)出很大的色散。如果在這個(gè)相互作用過程中再加入一束強(qiáng)的耦合光，調(diào)節(jié)耦合光的強(qiáng)度，可以使探測(cè)光在共振頻率范圍內(nèi)吸收減弱甚至不會(huì)吸收，即透明，這種現(xiàn)象被人們稱為電磁誘導(dǎo)透明。自從1991年Harris小組在斯

2、坦福大學(xué)利用脈沖激光與三能級(jí)(∧)型Sr原子系統(tǒng)相互作用在實(shí)驗(yàn)上觀察到電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象以后，人們對(duì)于EIT展開了廣泛的研究。將原子系統(tǒng)推廣到腔系統(tǒng)中，將單光子透明推廣到雙光子或則多光子透明，將單重透明推廣到雙重或則多重透明。這些在多通道光通信和量子通訊中有著廣泛的應(yīng)用。另一方面，光場(chǎng)經(jīng)過EIT介質(zhì)之后一些量子特性（譬如糾纏和壓縮）將會(huì)發(fā)生改變，這樣將獲得理想的糾纏和壓縮應(yīng)用于量子計(jì)算和量子通訊中將有著重要的意義。本論文的結(jié)構(gòu)及內(nèi)容安排如

3、下:
　　 第一章，簡(jiǎn)單介紹電磁誘導(dǎo)透明(EIT)的基本概念、相關(guān)應(yīng)用以及研究進(jìn)展。
　　 第二章，回顧了腔QED的一些基本理論，包括基本的J-C模型和腔的輸入輸出理論。并利用全量子理論介紹了二能級(jí)原子和腔模之間的相互作用。
　　 第三章，介紹了量子光學(xué)非經(jīng)典特性中的糾纏和壓縮的基本理論，包括定義、分類、以及糾纏和壓縮的聯(lián)系。
　　 第四章，采用一束相干外場(chǎng)作用在倒Y模型原子的基態(tài)與另外狀態(tài)構(gòu)成的躍遷上，

4、實(shí)現(xiàn)對(duì)單光子和雙光子電磁誘導(dǎo)透明譜的調(diào)制。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)相干外場(chǎng)對(duì)單光子和雙光子的吸收性質(zhì)有著類似的影響效果。由于相干外場(chǎng)的作用，單光子和雙光子吸收譜在共振點(diǎn)附近出現(xiàn)吸收峰，并將原來的單重透明譜分裂為雙重透明譜。而且誘導(dǎo)的吸收峰的高度和透明譜的頻譜寬度與相干外場(chǎng)的強(qiáng)度有著密切的關(guān)系。本章用綴飾態(tài)理論解釋了這些物理現(xiàn)象。這些研究對(duì)多通道光通信以及在原子光學(xué)性質(zhì)的調(diào)控方面有著積極的意義。
　　 在第五章中，我們研究四能級(jí)原子與兩個(gè)正交腔

5、模及兩個(gè)經(jīng)典光場(chǎng)的相互作用。在大失諧情況下將原子系統(tǒng)的高能級(jí)進(jìn)行絕熱地消除，定義兩個(gè)正交算符將輸出壓縮譜和糾纏譜等效起來。共同分析光場(chǎng)的相對(duì)相位、腔的衰變系數(shù)、以及耦合系數(shù)對(duì)糾纏譜和輸出壓縮譜的影響，并發(fā)現(xiàn)腔的耗散率決定壓縮譜和糾纏譜的頻譜寬度，相對(duì)相位決定了壓縮與糾纏的最大值，而有效耦合強(qiáng)度對(duì)頻譜的寬度和深度都有影響。這樣通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)兩個(gè)經(jīng)典場(chǎng)之間的相對(duì)相位、腔的耗散率和有效耦合強(qiáng)度，將可以得到理想的糾纏和壓縮，這些研究在量子信息和