基于四能級結(jié)構(gòu)原子的干涉和非經(jīng)典激發(fā).pdf

1、光和原子的相互作用是量子光學(xué)實驗一個重要的方向。光和原子相互作用，在共振附近會產(chǎn)生電磁感應(yīng)透明現(xiàn)象。電磁感應(yīng)透明是當(dāng)前原子系統(tǒng)里的相干光學(xué)實驗的理論基礎(chǔ)，基于相干介質(zhì)里的電磁感應(yīng)透明的物理過程有非常豐富的實驗現(xiàn)象和重要的應(yīng)用。 原子系綜在量子信息領(lǐng)域里有很多潛在的用途，例如：利用電磁感應(yīng)透明實現(xiàn)光脈沖延遲的控制；利用原子系綜產(chǎn)生具有非經(jīng)典關(guān)聯(lián)的窄帶光子對。光脈沖延遲的有效控制可以保證波包的重合度。量子信息里最重要的一個方向就是實

2、現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子通信。由于光場隨傳播距離是指數(shù)衰減，所以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子通信中量子中繼的使用是必須的，Duanetal.提出使用原子系綜做為量子中繼。而要使用原子系綜做為量子中繼就要求連接中繼的光子對必須是窄帶光子對，能跟原子系綜有效耦合。傳統(tǒng)的光子對產(chǎn)生都是基于非線性晶體中的參量下轉(zhuǎn)換，這種方法產(chǎn)生的光子對有很寬的線寬，不能有效跟原子系綜耦合。用原子系綜產(chǎn)生的光子對是窄帶光子對，可以跟原子系綜有效耦合，所以原子系綜產(chǎn)生的窄帶光子對在量子通信

3、中可能會起到很重要的作用。 這篇論文的主題是利用遠(yuǎn)失諧拉曼峰進(jìn)行光速控制和利用熱原子系綜產(chǎn)生具有非經(jīng)典關(guān)聯(lián)的窄帶光子對。這篇論文的主要研究內(nèi)容如下： 1.基于雙拉曼峰結(jié)構(gòu)的光速控制。對光速的控制在最近的幾年里非常受關(guān)注。我們提出一種利用四能級系統(tǒng)里的雙遠(yuǎn)失諧拉曼峰進(jìn)行光速控制的方案。在四能級系統(tǒng)中這種拉曼峰具有很好的頻率對稱性，在光泵的作用下可以保持形狀地從很強(qiáng)的吸收峰變成很強(qiáng)的增益峰。我們在理論上證明，這種方案可以將光

4、場的群速度從遠(yuǎn)慢于光速一直變到遠(yuǎn)快于光速，并且在這個過程中波包不會經(jīng)歷大的形變。這個方案可以有效地控制光脈沖從正延遲到負(fù)延遲。 2.利用非簡并四波混頻過程實現(xiàn)光學(xué)軌道角動量合成。光場的軌道角動量是光場一種很有意思的特性，在近年來吸引了很多人的興趣。在實驗中我們驗證在四波混頻過程中光場的軌道角動量守恒，利用四波混頻可以實現(xiàn)光場的軌道角動量合成。 3.在熱原子系綜里利用自發(fā)四波混頻過程產(chǎn)生具有非經(jīng)典關(guān)聯(lián)的窄帶光子對。關(guān)聯(lián)光子

5、對在量子信息領(lǐng)域里有很大的作用，很多年米基f非線性晶體的參量下轉(zhuǎn)換一直是產(chǎn)生關(guān)聯(lián)光子對的標(biāo)準(zhǔn)方法，但這種方法產(chǎn)生的光子對具有很大的線寬，不能跟原子有效耦合。用原子系綜可以產(chǎn)生窄線寬光子對。國際上已經(jīng)有一些實驗小組在冷原子里產(chǎn)生窄帶關(guān)聯(lián)光子對，并給出光子對的時間分辨的二階關(guān)聯(lián)函數(shù)。在熱原子系綜里雖然也有產(chǎn)生關(guān)聯(lián)光子的報導(dǎo)，但是從來沒給出產(chǎn)生的光子對的時間分辨二階關(guān)聯(lián)函數(shù)。在這里我們首次給出熱原子系綜產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)光子對的時間分辨關(guān)聯(lián)計數(shù)。驗證