綴飾態(tài)表象下光子回波的動力學分析.pdf

1、進入新世紀，光與物質相互作用的量子特征將成為信息科學中的基本問題，這其中一個更基本的問題是探索新的技術以實現(xiàn)對任意量子態(tài)的存儲和提取，而對于量子態(tài)存儲和提取主要依賴的理論依據(jù)之一是瞬態(tài)相干光學過程中的光子回波。在目前人們已進行的研究基礎上，為更進一步將光子回波技術應用于光量子信息存儲，我們從量子干涉角度來分析光子回波的量子信息存儲和提取信息的動態(tài)過程，利用綴飾態(tài)理論對二能級體系的光子回波機理進行了詳盡的分析，并且從理論上分析了采用Sta

2、rk啁啾快速絕熱跟隨技術來實現(xiàn)光子回波。論文主要分為三部分： 第一部分、二能級體系中的量子力學描述 采用全新的表述方式——用綴飾態(tài)表象的波函數(shù)來表述裸態(tài)系統(tǒng)的變化規(guī)律——給出了原子系統(tǒng)部分基本物理量的表述形式，如躍遷幾率、密度矩陣元、布洛赫矢量等。從這些全新的表述形式中，挖掘出了更深層的物理內涵。最后，用這種方式分析了常見的π脈沖、2π脈沖以及π/2脈沖的物理機制。 第二部分、分析Stark啁啾快速絕熱跟隨技術的

3、物理思想 采用了能級交叉技術和綴飾態(tài)理論分析了Stark啁啾快速絕熱過程，該過程使用了兩束激光脈沖：一束是近共振的泵浦脈沖，把粒子從基態(tài)驅動到激發(fā)態(tài)；另一束為遠離共振的強Stark脈沖，移動著能級｜1〉和｜2〉，形成了透熱態(tài)能級的兩個交叉點。通過選擇兩脈沖之間的不同延遲時間和泵浦場躍遷的不同凈失諧量△，將在能級之間產生不同的布居轉移情況：①當Δ≠0，適當選擇脈沖延遲時間，使得一個交叉點附近進行絕熱演變，另一個交叉點附近進行透熱演

4、變，這樣一個絕熱一透熱的過程實現(xiàn)了兩能級之間粒子布居的完全轉移；②當Δ=0，通過數(shù)值計算得出，采用半－SCRAP技術此時將在二能級系統(tǒng)中形成穩(wěn)定的最大相干疊加態(tài)，并且其穩(wěn)定性不隨泵浦場和Stark場峰值強度的變化而變化。 第三部分綴飾態(tài)表象中光子回波的動態(tài)分析以及利用絕熱跟隨技術來實現(xiàn)光子回波 在這部分，利用第二章推導的綴飾態(tài)理論，以全新的表示方式詳盡地分析了高斯脈沖作用下的光子回波過程，對光與原子相互作用過程給出了清晰

5、的物理描述。利用布洛赫矢量方法討論了光場與原子系統(tǒng)相互作用中的動態(tài)過程。分別討論了以下三種情況：①完全共振時，整個過程進行的都是解析分析，對光子回波過程中信息的寫入和讀出的演化經過都給出了清晰的物理解釋；②存在凈失諧量時，通過數(shù)值計算和數(shù)值模擬，得出：在入射脈沖面積不變的情況下，光子回波的強度會減小，并且會隨著失諧量的增加而越來越小，直至不會出現(xiàn)光子回波；③從理論上數(shù)值分析了利用絕熱跟隨技術也能實現(xiàn)光子回波，利用該技術，無需考慮入射脈沖