多模電磁誘導(dǎo)透明理論及其應(yīng)用研究.pdf

1、最近十幾年里，電磁誘導(dǎo)透明(簡稱EIT)及其應(yīng)用的研究成為了理論物理、實(shí)驗物理以及基礎(chǔ)應(yīng)用物理中的重要課題。EIT是一項具有重大意義和實(shí)用價值的技術(shù)，它可以通過相消干涉使得介質(zhì)對共振探測光的吸收和色散特性發(fā)生顯著變化，從而可以實(shí)現(xiàn)無吸收的大色散．目前，EIT在光速減慢、量子存儲、四波混頻、電磁誘導(dǎo)光柵、原子激光、光學(xué)雙穩(wěn)、光學(xué)開關(guān)、超慢光孤子、法拉第旋轉(zhuǎn)、光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換、光學(xué)誘導(dǎo)波導(dǎo)、光學(xué)誘導(dǎo)規(guī)范勢、穩(wěn)態(tài)脈沖、量子相位門、量子糾纏、原子分

2、子凝聚、高精度光鐘、量子成像、甚至天文學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用．本文主要研究了多模EIT的理論機(jī)制及其應(yīng)用．其中，具體研究了多模EIT介質(zhì)中慢光的傳播、光子之間的交叉相位調(diào)制、光子-光子非線性相互作用及其在量子計算和量子信息中的應(yīng)用． 第一部分包括第一章和第二章．為了論文的完整性和系統(tǒng)性，論文的第一章介紹EIT的發(fā)展歷史以及研究現(xiàn)狀．第二章介紹了EIT的一些基本理論，包括暗態(tài)的基本性質(zhì)以及基于單原子圖像和基于原子系綜集體激發(fā)圖像

3、的EIT處理方法． 第二部分為論文的第三章。主要研究了雙模EIT原子介質(zhì)中線性極化的量子探測光場在非均勻場中的史特恩-蓋拉赫效應(yīng)．推導(dǎo)了準(zhǔn)粒子暗態(tài)極化子的有效薛定諤方程，然后分別利用基于準(zhǔn)粒子的粒子性和基于光脈沖的波動性的處理方法研究了非均勻磁場和非均勻驅(qū)動場中慢光的史特恩-蓋拉赫效應(yīng)． 第三部分包括第四章和第五章．第四章提出了一個基于八能級原子的三模EIT(TEIT)理論模型，利用哈密頓量方法研究了TEIT系統(tǒng)中三束弱

4、探測光的傳播，計算了宏觀極化率以及三束弱探測光的群速度。分析表明可以在很短的相互作用距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)三束弱探測光之間丌量級的交叉相移，并且通過調(diào)節(jié)三束強(qiáng)驅(qū)動光場的拉比頻率，可以匹配三束探測光的群速度．第五章主要研究了TEIT系統(tǒng)中的光子一光子相互作用以及在量子計算中的應(yīng)用。獲得了光子之間的三模交叉克爾型相互作用，并且發(fā)現(xiàn)利用光子的三模交叉克爾型相互作用可以直接實(shí)現(xiàn)全光的Toffoli門． 第四部分是論文的第六章。提出了自由行波光場的W