一、中间能级失谐量对Y型四能级自发辐射量子干涉的影响（论文文献综述）
刘杨洋[1]（2021）在《基于里德堡相互作用的两原子纠缠的实现》文中提出相互作用可控、相干时间长的中性单原子体系具备提供成千上万个量子比特的规模化集成的优势,是进行量子模拟、实现量子计算的有力候选者之一。近几年中性单原子体系在实验上取得了快速地发展,完成了包括上百个单原子的确定性装载、二维和三维阵列中单个原子的寻址和操控、量子比特相干时间的延长、基于里德堡态的两比特量子门的实现和原子态的高效读出等,这些工作极大地推动了该体系在量子模拟和量子计算方面的应用。这些成果为单原子体系用于量子计算和量子模拟的研究奠定了坚实基础,但是普适量子计算机的实现还需克服很多挑战和问题,包括实现高保真度的纠缠门操作,实现原子态的非破坏性测量以及实现阵列中原子的低串扰制备与探测。本文主要研究了基于里德堡相互作用下实现两比特纠缠门的物理限制,提出使用Off-Resonant Modulated Driving（ORMD）方案实现两比特受控相位门来克服该物理限制的影响,并在此基础上实现了两原子纠缠,为下一步基于中性单原子体系的量子模拟和量子计算打下坚实的基础。本文取得的主要研究成果如下:1.实现了窄线宽、低噪声、高稳定的里德堡激发激光源我们定制了一个高细度的腔长可调谐的超稳法布里珀罗腔（FP腔）。通过Pound-Drever-Hall（PDH）频率稳定的方法,我们将腔的长度锁定在商用的碘稳激光器上面,碘稳激光器频率的长期漂移在几个小时内小于1kHz/0.5℃,使得一个月内的激光频率长漂小于46kHz。然后通过PDH稳频方法将780nm和960nm激光的频率稳定到腔上,同时用该法布里-珀罗腔作为一个低通滤波器来过滤激光由于锁定环路有限的反馈带宽引起的相位噪声,使得距离载频0.75 MHz处的噪声被压制了 30dB,然后腔过滤光用以注入锁定实现激光功率的放大。这样我们最终获得窄线宽（<1 kHz）、极低的相位噪声和良好的长期稳定性的激光光源。2.实现了单原子高效率、长寿命的里德堡相干激发单个原子的里德堡相干激发是实现量子模拟和量子纠缠的基础。在780nm激光和960nm激光进行频率稳定后,我们通过双光子跃迁实现基态到里德堡态的相干激发,780nm激发光耦合基态|g>和中间态|p>,而480nm激发光（960nm激光倍频得到）耦合中间态|p>和里德堡态|r>,780nm激发光与中间能级失谐-5.7GHz,通过激发光对射构型我们实现了基态到里德堡态效率高达98.5%的相干激发。然后我们研究了单个原子的基态和里德堡态之间的相干耦合的物理和技术上的限制因素。我们为每个检测误差和退相因素建立了模型,根据相应模型得到的模拟值与实验观测值能够很好地符合。最后,我们通过优化这些参数,实现了退相时间高达67μw的Rabi振荡。3.控制比特相干性对两比特纠缠门的影响我们通过分析现阶段‘π-gap-π’两比特逻辑门方案的特点,发现除了实验上的技术因素外,另一个影响两比特逻辑门保真度的因素是单个比特的相干性。首先,我们在实验上分别测量了单个原子基态和里德堡态之间的相干时间Tgr并分析了退相因素的来源。然后,我们测量了控制比特在纠缠过程中的相干时间tcont,在实验上该时间与单个原子相干时间τgr是一致的。因此,我们得出结论,在不考虑纠缠过程制备的其他误差时,纠缠保真度实际上受到exp（-tgap/τgr）的限制,其中tgap是π-gap-π脉冲序列之间的间隔时间。4.单脉冲ORMD方案实现Cz门并实现两原子纠缠在分析了通用的两比特逻辑门方案的保真度受限于控制比特的相干性后,我们使用一种ORMD方案来实现受控相位门（Cz门）,该方案在制备两比特门时不会将原子完全布居到里德堡态,大大降低了对于单个原子ground-Rydberg态的相干时间的要求。基于此方案,我们实现了保真度为0.875的两原子纠缠态。我们认为在对实验中不完美因素进行改进的情况下,保真度可以达到0.95以上。
彭泽安[2]（2021）在《受驱量子系统辐射特性的量子滤波调控》文中认为随着如今高分辨率光谱分析技术的不断发展,对光场在频域上的操控已经深入到少光子和多光子水平,并已被广泛地应用到量子信息技术、原子分子瞬态动力学探测、以及非经典光源的设计等诸多领域中。其中,对量子辐射源在强激光场驱动下辐射特性的频谱操控和应用已逐步发展成光谱学领域的一个新兴分支——Mollow光谱学（Mollow spectroscopy）。其核心思想便是对以二能级辐射源的Mollow谱为代表的共振荧光实施频率滤波以获取目标频率荧光光子的统计特性,并利用输出的滤波光子对目标量子系统的内态信息进行精密探测。尤其是近年来,随着纳米材料技术的发展,量子点作为具有宽激发谱和窄发射谱等优势的人造原子已经为Mollow光谱学奠定了坚实的实验基础。相比于二能级系统的Mollow谱,三能级系统的共振荧光因其更丰富的频域多样性能否对光子统计性质的操控提供更多的优越性呢?为此,我们首先研究了对单个∧型三能级原子的共振荧光进行频率滤波所产生的频域-时域光子统计特性及其对时序量子干涉效应的依赖关系。作为这项工作的主要结果,我们发现,分别由不同的电偶极跃迁产生的两个高频（或低频）边带光子的时域统计特性强烈依赖于探测顺序;而对于给定的探测顺序,仅需调控驱动激光场的频率就可使得该双模光场的时域统计性质在聚束和反聚束效应之间转换。我们揭示了其物理机制在于该双模光子同时以不同的缀饰态跃迁振幅参与到一对具有相反辐射时序的级联跃迁通道中,使其以高度的时域非对称性建立时序量子干涉效应。通过比较发现,三能级系统的这一特性在被广泛研究的二能级系统和最新研究的四能级量子点中并不具备,从而为共振荧光的频域-时域量子操控提供了新的可能性。除了利用光子统计特性,人们最近提出了从波粒二象性的角度来表征和判定光场的非经典特性,并提出了“波粒量子关联”的概念和实验探测方案。鉴于这一概念在当前仅适用于双光子过程和高斯态光场,我们通过引入“多重波粒量子关联”的概念从波粒二象性的角度研究了对Mollow共振荧光进行频率操控而产生的多光子非经典性和非高斯性,并提出了多种实验测量方案。我们发现,相比于对光场非经典性的传统判定方法,我们提出的基于多重波粒量子关联的新判据能够判定出Mollow三光子辐射在较广泛的系统参数区域内呈现出的非经典特性。同时,我们还将多重波粒量子关联推广为含时情形,发现Mollow三光子态的时域波粒量子关联与其非高斯性密切相关,并从正向演化和逆向演化两种条件量子动力学角度揭示了这一关系。这些结果将有可能为Mollow多光子物理和过去-未来量子关联提供新的视角。在Mollow光谱学中,鉴于产生于Mollow谱的中心峰带和边带之间正中心频率处的光子因其超聚束效应而在量子精密探测中最具应用前景,我们在双原子辐射系统中通过建立频域-空间联合分辨研究了 Mollow超聚束效应的空间定向性及其在双原子系统精密探测中的应用。在我们设计的双原子辐射系统中,其中一个二能级原子作为主要辐射源被一束强激光场驱动而产生Mollow共振荧光,另一个辅助二能级原子仅靠真空辐射场诱导的电偶极-偶极相互作用和集合自发衰变与前者发生耦合,从而对前者的Mollow光子进行调控。我们发现,通过滤波产生的超聚束效应能够作为双原子间距微弱变化的灵敏量子响应,并且双原子间建立的原子相干性不仅能进一步增强这种超聚束效应,还使其具有明显的空间定向性,从而使得该双原子辐射系统可作为一种最简单的量子天线应用到Mollow光谱学中。我们进一步设计了由三个原子构成的二维量子天线并研究了其集合共振荧光的空间定向频谱非经典特性。在该三原子天线中,两个全同的二能级原子作为主要辐射源被一束强激光场驱动从而辐射双原子集合Mollow共振荧光,同时被另一个辅助二能级原子通过真空辐射场调控。根据三原子的集合辐射模式与其他不同频率Mollow光子的频率组合,我们分别选择了基于强度-强度关联、波粒量子关联、以及双模纠缠的非经典判据,并发现由频率操控而产生的非经典信号均能呈现显着的空间定向性。我们揭示了由多原子之间的集合辐射动力学所建立的原子相干效应是制备光场的空间定向非经典特性的关键因素,其相关结果为研究和应用与空间方向有关的Mollow光谱学提供了可能。最后,我们对所做的工作进行了总结和展望。
张贺宾[3]（2021）在《频率识别关联中的真空诱导相干与量子光源制备方案研究》文中研究指明量子相干和量子光源均是实现量子技术的基石。辐射体内部能级中的非垂直跃迁结构会引起一种特殊相干性的出现,即真空诱导相干（VICs）。真空虽然通常会造成量子相干的破坏,但却是真空诱导相干性产生的原因。由于真空诱导相干在克服环境引起的退相干效应以及量子技术应用方面具有重要的潜力,因此,探索对其进行探测以及操控的方案是重要的研究课题。另一方面,作为物质的量子特性的主要来源,量子光源是量子信息和量子精密测量技术的重要组成部分。量子密钥分发的保密性依赖于单光子源,并且在线性光学量子计算方案中,高品质的单光子源的产生和操控也是其中的关键环节。超聚束光是另一种重要的量子光源,该光源可用于提升鬼成像的可识别度、探测光场与物质间的微弱相互作用以及制备纠缠光源等。所以,我们在本文主要的研究动机就是探索真空诱导相干的测量和操控方法,以及具有亚自然线宽甚至是超窄线宽的单光子源、超聚束光源的制备方案。具体来说,首先,以线偏振光驱动的J=1/2→J=1/2跃迁中的四能级系统作为辐射体,我们研究了辐射光场的频率识别关联性质。我们证明,在σ与π偏振的辐射光成分的交叉关联中,真空诱导相干起着重要的作用。真空诱导相干能够在不同偶极矩组合的双光子跃迁路径间引起明显的时序干涉效应,从而这种干涉效应可以作为一种探测真空诱导相干效应的方法。并且,基于这里的研究方案,我们证明通过调节外加磁场强度和滤波器频率,可以进行量子擦除的演示。在制备亚自然线宽单光子源时,频率滤波是一种经常采用的技术。然而最近的研究表明,荧光的完美单光子是一种包含了全部光谱成分的整体性质,从而部分成分的滤除可能会明显地破坏单光子性,使荧光退化成普通光源。这极大地限制了滤波方法在制备亚自然线宽单光子源方面的应用。我们通过研究发现,荧光单光子的线宽并不总是取决于辐射体的内禀线宽。我们提出了一种单光子源方案,该方案能够在确保荧光的完美单光子性的前提下,使荧光光子的全部频率成分集中在远远小于辐射体自然线宽的频率区域内,并且,通过控制外加相干场的强度可以方便地对单光子的线宽进行调节。在带宽等于甚至远小于辐射体自然线宽的滤波或者探测装置上,我们对荧光光子的探测响应进行了理论模拟,结果证实了超窄线宽的单光子源的实现。并且,根据真实的物理系统和实验条件,我们对这里提出的单光子源制备原理的可行性进行了论证。以一个特殊的Λ型三能级体系作为辐射体,我们研究了相干操控的电子搁置效应下的能级系统的辐射性质以及辐射场在滤波作用下的性质。在弱驱动条件下,我们发现能级系统可以等效为一个具有超窄线宽的能级系统。并且,等效能级系统的超窄线宽特性能够很好地表现在真实的自发辐射通道中。那么,该辐射通道除了能发射出具有超窄线宽的荧光单光子外,还能够在超窄的线宽尺度下,表现出类似于常规二能级系统在强驱动作用下才出现的Mollow三峰谱以及双光子谱型。因此,等效能级系统的超窄线宽性质在一阶、二阶光谱中均能被很好地体现。接着,我们研究了被激光场直接驱动的跃迁的辐射场在滤波作用下的性质。我们发现,滤波作用下的辐射场的零延时二阶自关联将达到几千以上的强度,这意味着显着的超聚束效应出现。并且,我们的研究表明,在相干操控的电子搁置效应下的能级系统中,这种超聚束效应能够普遍出现。我们在文中对该效应出现的起源进行了详细的分析,从而得知这是一种不同于之前研究的超聚束光产生机制。最后,我们对本文的研究内容进行总结,并且对相关以及进一步的研究问题提出展望。
李娜[4]（2021）在《超颖材料波导界面表面等离激元非线性传播特性研究》文中进行了进一步梳理表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons,简称为SPPs）是光子与金属表面自由电子相互作用而产生的集体激发模式,其具有亚波长传播和局域场增强等特性,被认为是实现新一代微纳集成光子器件的理想载体之一。近年来,众多科研工作者把非线性光学与SPPs的亚波长电磁场束缚特性有机地相互融合,使得微纳结构实现弱光非线性效应成为可能,并逐步发展成非线性SPPs光子学这一新兴领域,同时设计实现了诸多可应用于微纳尺寸全光信息处理的SPPs微纳器件。其中,金属电介质复合波导,因同时具有局域场增强和高极化率非线性材料的优势,在非线性SPPs研究领域备受科研人员的关注。目前人们对该类波导体系中SPPs与电介质的强相互作用、SPPs传播过程中非线性效应的实验研究进展迅猛。然而,由于金属电介质复合波导中非线性效应的复杂性,理论研究方兴未艾。目前理论研究工作仍处于定性的理论分析及数值模拟研究阶段,系统完善的解析理论研究仍亟待发展。针对上述问题,本文的主要目的是基于半经典理论和奇异微扰方法,深入研究超颖材料电介质平面微纳波导中SPPs与相干介质相互作用过程中的非线性光学效应,并基于此探索SPPs的磁光相干调控方案,及其在微纳器件中新的潜在应用。主要有以下两方面的研究结果:1、基于外加梯度磁场SPPs异或非逻辑门的研究。负折射率材料（negative index metamaterial,简称为NIMM）-电介质界面波导可以支持无损的SPPs导波模式,我们系统研究了外加弱梯度磁场下无损SPPs的线性及非线性传播特性。系统中电介质为具有三能级Λ型激发构型的原子气体,通过主动拉曼增益机制,得到了SPPs的巨克尔效应,实现了快光SPPs孤子,并研究了SPPs孤子在弱梯度磁场中的类Stern-Gerlach效应及轨迹操控,通过设计梯度磁场的空间分布、时间控制函数以及孤子的吸引及排斥相互作用,实现了SPPs的异或非逻辑操作。该研究所得到的结果在未来芯片上的微纳光集成、光信息处理等均具有潜在应用价值。2、基于交叉相位调制SPPs纳米聚焦的研究。基于Tripod型双EIT机制,系统研究了NIMM-电介质界面波导系统中SPPs孤子的纳米聚焦。在线性区域,得到了无损稳定传播的SPPs,并实现了SPPs与自由空间传播探测场的群速度匹配。在非线性区域,实现了SPPs与探测场交叉相位调制的增强,并推导得到了耦合的非线性薛定谔方程。利用自由空间中的窄脉冲探测光孤子,实现了SPPs孤子的空间聚焦,通过采用亮孤子对、多亮孤子对、灰孤子对解,系统研究SPPs空间聚焦的特性,研究发现空间SPPs孤子的半高全宽可以压缩到10纳米左右,即可以通过交叉相位调制实现SPPs的纳米聚焦。该研究结果对微纳尺寸精密测量、生物传感、超分辨成像等具有一定的应用价值。本文所研究内容对建立波导体系中SPPs与多能级量子发射体共振相互作用的基本理论和计算方法、深入了解SPPs的非线性和量子光学性质、设计和开发基于SPPs的全光量子逻辑器件以及探索SPPs在微纳集成全光信息处理与传输中的应用均具有较为重要的意义。
高小苹[5]（2021）在《超冷Rydberg原子系综的相干效应研究》文中指出随着光与原子相互作用的相关技术的成熟,以及里德堡原子独有的性质,使得里德堡原子在量子光学、量子信息、玻色爱因斯坦凝聚体、超冷等离子体、相互作用等方面展现出强大的优势,越来越多的研究者把目光转移到里德堡原子。与此同时,我们发现塔尔伯特效应在信息编码、光学成像等器件方面有着广泛应用,有些甚至超越了原来的范畴。当其它介质替代光波,也出现其效应。因此,我们尝试在超冷条件下开展里德堡原子对系统非线性透射谱及其塔尔伯特效应的相关研究。在考虑系统非线性透射谱的研究中,增加了温度对巨梯型四能级里德堡原子系统的影响。我们利用洛伦兹分布函数,研究了多普勒效应对探测场透射谱和二阶强度关联函数的影响。结果表明,在电磁诱导透明条件下,透明窗口处出射探测场的透射率随着入射探测场强度的增强而减弱,而当系统入射探测场强度不变时,通过改变强场的失谐量可以得到非对称的透射谱。当探测场和强场的传播方向不一致时,多普勒效应对系统透射谱和二阶强度关联函数的影响可以消除。在Talbot效应的研究中,以里德堡原子为介质,提出了两种能级结构下电磁诱导塔尔伯特效应的方案。在方案中主要研究了探测场的强度、失谐量等因素对Talbot效应的影响。结果表明,共振时,三能级里德堡原子系统中探测场强度越大,光栅的振幅越小。而在四能级里德堡原子系统中,探测场的强度对系统的影响较小。通过改变失谐量可以得到与共振情况不一样的光栅。
伊灿[6]（2021）在《无损表面等离激元孤子存储与读取的理论研究》文中研究指明电磁感应透明（electromagnetically induced transparency,简称为EIT）现象自上世纪被发现以来成为了人们主动调控介质光学性质的重要手段之一,其可以显着增强光与相干介质的线性及非线性相互作用,使得弱光非线性效应得以实现。近年来,EIT在光波群速度减慢、光存储、光开光、光孤子等领域均具有重要的应用。其中,基于EIT机制的光存储因其优异的存储性能和广阔的应用前景近来成为光学领域的研究热点之一。随着实验技术的不断成熟,自由空间冷原子气体、热原子气体、掺杂晶体材料、空芯光子晶体光纤、纳米光纤表面等体系中基于EIT的光存储及读取均已被实现,并有望在不久的将来能够运用到全光信息处理中。近年来,金属微纳结构中的表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons,简称为SPPs）的研究逐步发展成为微纳光学领域的一个重要分支。SPPs是入射光子与金属表面自由电子相互作用而产生的集体激发模式。SPPs的能量能够被约束在远小于光波波长的空间尺度内,从而突破聚焦光束衍射极限的限制且具有近场电场增强的特性。因此,SPPs被认为是实现新一代微纳集成光子器件最具前途的载体之一。随着人们对存储设备小型化的迫切需求,微纳波导中实现SPPs的存储也引起了大量科研工作者的关注。然而,由于金属欧姆损耗、体系中色散、衍射等效应的存在,SPPs存储的效率及保真度难以提高。针对上述问题,本文深入研究了增益辅助下金属-电介质-金属（metal-dielectric-metal,简称为MDM）波导中对称及反对称SPPs模式的光存储及读取,主要研究结果包括以下两个方面:（1）Ladder型三能级冷原子系统中通过增益辅助实现对超慢光孤子的相干控制。基于半经典理论和奇异微扰方法,首先求导出了描述体系中光与三能级Ladder型原子气体相互作用的Maxwell-Bloch方程,其中三能级Ladder型原子气体顶能级选为里德堡态。其次,采用多重尺度法解析求得了各阶解,在线性区域,推导得到了探测光的色散关系及群速度,实现了探测光的慢光群速度传播,并探究了非相干泵浦对体系线性性质的影响;在非线性区域,导出了探测光非线性传播所满足的非线性薛定谔方程,通过选取适当的系统参数,获得了在透明窗口稳定传播的光孤子,并通过数值模拟的方法,探究了光孤子的稳定性以及相干控制。（2）MDM波导中Ladder型三能级冷原子系统中增益辅助SPPs的存储和读取研究。首先,从Maxwell方程组出发,推导得到MDM波导对称和反对称横磁（TM）模式分布,并得到其本征色散关系,由于光被紧束缚在金属表面,因此光与原子的相互作用得到极大地增强,同时,EIT效应也得到增强。对比研究发现,SPPs的对称模式欧姆损耗小,为长程模式但光的局域增强因子小,而反对称模式欧姆损耗大,为短程模式但光的局域增强因子大。基于半经典理论,导出了描述体系动力学演化的Maxwell-Bloch方程,由于模式的非均匀分布,EIT的色散也具有空间分布不均匀的特征,我们发展了一套系统的处理体系中非均匀效应的平均场理论,证明SPPs孤子可以产生,基于EIT机制实现了SPPs孤子的高效率、高保真度的存储与读取,同时,我们还对如何优化SPPs孤子的存储,进一步提高效率和保真度进行了理论探索,研究表明利用体系中的非线性效应可以有效提高SPPs的存储效率及保真度。该研究所得到的结果在微纳尺寸光互联、全光信息处理领域具有重要应用价值。本文所研究内容对建立波导体系中SPPs与多能级量子发射体共振相互作用的基本理论和计算方法、深入了解SPPs的非线性和量子光学性质,及探索SPPs在微纳集成全光信息处理与传输中的应用均具有较为重要的意义。
寿翀[7]（2021）在《基于电磁诱导透明的线性与非线性光脉冲的存储、读取与分束》文中研究说明从上世纪六十年代激光诞生以来,光子成为信息处理技术的理想载体。光子具有传播速度快、光子之间相互作用小、可携带的信息量大等优点。光存储是光信息处理的关键技术之一,经典光存储技术（例如光盘等）已获得广泛的应用。由于在量子计算与量子信息、精密光谱与精密测量等新兴量子技术领域中有重大的应用前景,光量子存储的研究引起了人们的极大重视。然而,有关研究仍然面临许多问题,研究结果离实际应用的需求还存在很大的距离。如何得到的合适的存储介质、构建满足应用需求的固态量子存储器件、提高存储时间、存储效率与存储保真度等成为需要解决的关键问题。电磁诱导透明（Eletromagnetically Induced Transparency,简称EIT）是研究光量子存储的关键技术之一,其原理是利用控制光场诱导的相消量子干涉效应消除共振介质的光吸收,使得原本对探测光场不透明的介质变得透明。同时,利用EIT可在体系中产生非常大的克尔非线性,从而可实现多种弱光非线性光学效应,包括高效多波混频、弱光开关、弱光孤子等。另外,利用EIT可实现对光场的主动量子操控,特别是实现光脉冲的存储与读取。基于此,可构建量子存储与线性与非线性光学功能相结合的新型光子器件,包括光学量子分束器等,从而在光量子信息处理中有重要的应用。本人在攻读博士学位期间,基于EIT原理,对冷原子和半导体量子点体系中光脉冲的稳定传播、存储、读取、分束与路由开展了深入的理论研究。本学位论文所论述的研究成果包括以下几个方面:1.慢光孤子分束器—提出了一种利用三脚架型四能级冷原子系统实现慢光孤子分束器的方案。研究结果证明,利用EIT产生的巨克尔非线性光学效应与色散效应的相互平衡,可在体系中实现慢光、弱光孤子;通过对控制光场的主动操控,可实现对光孤子的高效、高保真存储与读取。另外,通过先后开启和关闭多个控制光场,可使光孤子分裂为多个光孤子。研究结果为实现多通道量子系统中非线性光脉冲的稳定传播与主动操控提供了一定的参考价值。2.高效可控的表面极化激元分束器—该研究的基本思路是:在掺有量子发射体的等离子体超材料与电介质的界面上,基于EIT实现高效可控的表面极化激元分束器。研究结果表明,利用量子发射体的EIT和超材料的电磁响应所产生的相消干涉效应,可在很弱的光强下产生表面极化激元,并具有很小的量子退相干和很低的欧姆损耗;利用弱微波场作用于量子发射体的两个底能级,可进一步降低表面极化激元的传播损耗;证明了利用增强的克尔效应可以平衡表面极化激元的色散效应,并可产生超慢传播的弱光表面极化激元孤子;通过主动操控体系的控制场,可实现表面极化激元的高效存储、读取与分束。研究结果对低损耗的线性与非线性表面等离激元的实验实现及其相干主动控制提供了有益的理论方案。3.慢光暗孤子和Peregrine孤子的存储、读取与分束—本研究证明了在Λ型三能级原子系统中可通过EIT产生稳定的、连续波背景下的慢光暗孤子和Pere-grine孤子。另外,通过操控体系的控制激光场,可实现这种具有连续波背景的暗孤子和Peregrine孤子的高效、高保真存储与读取。此外,还证明了在双Λ型或三脚架型能级结构的系统中,通过操纵两个控制激光场的开关时序,可得到暗孤子和Peregrine孤子的时间分束。4.自旋轨道耦合下量子点中的单光子存储与路由—由于实际应用的需要,如何实现高效、高保真的固态量子存储器件是一个重要课题。本研究提出了一种在具有自旋轨道耦合的量子点中实现高效可控的单光子存储和路由方案。研究表明,量子点中的自旋轨道耦合不仅可为单光子传播提供一种灵活可变的能级结构,并且还可通过EIT实现单光子波包的存储、读取与路由;利用弱微波场可以大大抑制量子点中单光子波包的传输损耗,从而使单光子的存储和路由具有较高的效率和保真度。本研究为基于自旋轨道耦合量子点设计新型固态光量子信息处理器件提供了新思路。本文得到的若干研究结果,不仅有利于深入了解EIT体系的非线性与量子光学特性,而且对基于冷原子和量子点体系的新型光学器件的设计等具有理论指导意义。
冯啸天[8]（2020）在《光量子存储及噪声特性的实验研究》文中研究说明光量子理论的实际应用包括量子计算,量子通信和量子度量等,其核心是对光量子信息的处理。大规模的光量子信息处理系统通常是由节点构成的网状结构。受光子传输损耗的影响,节点与节点之间的成功连接可能需要多次尝试,这就离不开稳定、经济、高效的光量子存储器件。衡量光量子存储系统好坏的指标包括:存储效率,存储带宽,存储保真度等。其中,存储效率是最基础的特征指标;高的存储带宽对于存储器接入高速网络意义重大;而保真度的高低则直接反映了系统对于光量子特性的保持能力,是存储器“量子”而非“经典”的判断标准。近二十年来,人们基于不同的物理机制,例如电磁诱导透明存储、拉曼存储、梯度回波存储,利用不同的实验介质,如原子系综、稀土掺杂固体材料、金刚石氮空位色心、单量子系统等,开展了大量关于量子存储的理论和实验研究,成果卓着。尤其在最近几年,存储器件的各项指标均实现了明显进步,例如分别在不同的存储系统中实现了大于90%的存储效率,超过1 s的存储时间和高于GHz的存储带宽。未来,光量子存储领域面临的挑战,是如何在同一存储系统中实现各项指标均达到较高水平,且容易集成和规模化的光量子存储过程。本论文选择具有集体增强效应的原子系综作为光与原子的作用介质。在无需低温冷却装置,且容易制备的铷87热原子蒸汽中,对基于远失谐拉曼散射的光量子存储过程进行了相关实验研究,目的是实现高存储效率,低噪声水平的光量子存储过程。围绕着这一主题,本文首先通过波形迭代优化的方法,将拉曼存储的效率从以往报导的40%提升到80%以上,为拉曼存储的实用化奠定了基础。进一步的,针对降低保真度的主要因素——Λ能级构型的存储介质中伴生的四波混频这一重要噪声来源,本文将量子干涉效应引入存储过程,从理论上提出了一种全新的噪声免疫存储实验方案,在兼顾高存储效率的同时能够将噪声压低至接近真空噪声的水平。最后,论文通过实验演示了这一方案的可行性,对弱相干光待存储光脉冲信号,实验实现了接近80%的噪声抑制效果,与此同时,存储过程的写入效率也有了约10%的提升,达到90%以上;此外,在单光子水平的待存储光信号强度下,实验测得了～93.6%的存储保真度,远超经典非克隆极限的水平。本论文的结果对构建能够实用和集成化的光量子存储器提供了重要的技术支持。
郭瑞军[9]（2020）在《微型光阱阵列中异核原子量子比特相干性研究》文中指出紧密排列的微型光学偶极阱阵列中的中性原子体现出了极好的扩展性,因此在量子模拟和量子计算中有广阔的应用前景。最近,研究者已经证实了无缺陷的原子阵列,可以确定地将50个量子比特存储在一维、两维空间,或者将更多的量子比特存储在相对紧凑的三维空间中。51个原子的量子模拟器也已经被演示。当中性原子量子比特的数量扩展以后,不完全隔离的逻辑操作和单个量子比特的初始化和状态读出,会导致串扰问题。将相同种类的量子比特扩展到混合种类的量子比特（一个用于数据量子比特,另一个用于辅助量子比特）是在初始化、逻辑和测量操作期间避免串扰问题的有效方法之一。然而,迄今为止混合种类量子比特叠加态的相干时间极不平衡,使得辅助量子比特叠加态的强退相干成为了混合量子比特逻辑门测量误差的主要来源。本学位论文构造了一个偏振协调的异核体系魔幻光强偶极阱阵列,有效地消除了光频移导致的异核原子量子比特叠加态的退相干,使阵列中异核原子量子比特叠加态的相干时间均提升到约1 s。论文取得的创新性研究工作包括以下三个方面:1.将铷-87原子量子比特在魔幻光强偶极阱中的相干时间提升到1 s。磁场噪声引入的均匀退相干因素限制了铷-87原子量子比特在魔幻光强偶极阱中的相干时间。我们采用主动反馈方法稳定磁场线圈电流和压制交流磁场噪声两项措施,大大提高了磁场的稳定性,压制了均匀退相干因素。最终,铷-87原子量子比特在魔幻光强偶极阱中的相干时间由225（21）ms提升到了 1150（24）ms。2.首次标定铷-85原子量子比特魔幻光强偶极阱的参数值。我们首次标定了在偶极光波长为830nm、偏振度A=0.998（2）条件下铷-85原子量子比特魔幻囚禁技术的参数值β1（超精细介导极化率系数）、β2（矢量光频移与磁场的耦合项系数）和β4（基态的超极化率项系数）。随后,通过调整偶极光的偏振度A,研究了铷-85原子量子比特的魔幻阱深UM对补偿磁场B依赖关系的可调谐性行为。此外,我们还研究并分析了偏振协调的魔幻光强偶极阱中铷-85原子量子比特叠加态的相干特性以及偏振度A的噪声引入的退相干因素,通过选择有源偏振器件的动态工作范围可以有效地抑制偏振度A的噪声引入的退相干。同时,由于基态超极化率的降低,椭圆偏振魔幻光强偶极阱中单原子量子比特感受到的的光频移可以得到更有效的补偿,使原子内态的相干时间对阱深变化的敏感度降低,可以在较宽的阱深（Ua/UM）范围内都保持着较长的相干时间。3.构造了异核体系交叉排列偏振协调的魔幻光强偶极阱阵列,实现了长相干时间的异核原子量子寄存器。异核原子魔幻光强囚禁技术依赖于三阶交叉项系数β2和基态超极化率β4的可调谐性,而基态超极化率β4本质上取决于偶极光的圆偏振度A。实验上,装载铷-85原子量子比特的偶极阱阵列的偏振度A被精确地调整到一个确定的值,使其魔幻光强囚禁技术所需的补偿磁场等于在另一个完全圆偏振的偶极阱阵列中魔幻光强囚禁铷-87原子量子比特所需的磁场。最终,在这种偏振协调的魔幻光强偶极阱阵列中,铷-87和铷-85原子量子比特叠加态的相干时间分别提高到891±47 ms和943±35 ms。这种新型的异核体系魔幻光强偶极阱阵列有望成为构建中性原子可扩展量子计算机的通用平台。
俞航航[10]（2020）在《双光子吸收泵浦碱金属蒸气激光理论建模与特性研究》文中提出半导体泵浦的碱金属蒸气激光器（Diode-pumped alkali vapor laser,DPAL）具有量子效率高,光束质量好和具备高功率输出潜力等优点,近年来得到了大力发展。与此同时,双光子吸收泵浦的碱金属蒸气激光器（Two-photon excitation of alkali vapor laser,TPEAL）因具有蓝光和中红外光多波段同轴输出的优势以及优越的物理特性也引起越来越多研究人员的关注。碱金属原子借助于中间能级（nP）或者是虚能级通过双光子吸收的方式跃迁到高能级(nS1/2?n,n+1D),然后由放大自发辐射触发的四波混频效应实现中红外和蓝光波段激光同步输出。TPEAL中的四波混频过程逐步应用在光子存储,量子记忆及量子计算等方面,未来有望在红外制导、红外探测和激光水下通信等领域取得应用。目前,国内外开展了大量探索性的研究,但由于TPEAL过程相对于普通四波混频的特殊性,理论上对其泵浦阈值,吸收截面等工作特性的系统研究屈指可数,极大制约了TPEAL的发展。鉴于此,本文采用理论建模,数值仿真与实验数据验证和分析相结合的方法,对双光子吸收泵浦碱金属蒸气激光器的工作特性进行了深入的研究,主要内容如下:1、详述了双光子吸收泵浦碱金属蒸气激光器的国内外现状,比较和分析Rb和Cs两类碱金属蒸气的特点,指出了现阶段TPEAL过程研究中存在的问题。在简要概述碱金属原子物理性质的基础上,阐明了双光子吸收的泵浦方式,重点求解了构建模型和特性分析中所需要的关键参量,为TPEAL运行机理和关键特性的理论研究提供了参量基础。2、在TPEAL模型建立过程中,采用耦合波方程描述了碱金属蒸气中的四波混频过程,并对耦合波方程进行了小信号求解。在求解过程中结合放大自发辐射理论给出了方程的边界条件和初始项,从而获得了中红外光和蓝光的光电场强度的传输表达式,进而讨论了中红外光和蓝光的光强变化规律,为系统分析双光子泵浦碱金属蒸气激光器的出光特性提供理论基础。3、提出了双光子吸收截面参量用于更好地描述Rb和Cs两类碱金属蒸气的双光子吸收过程以及定量分析其双光子吸收特性。由耦合波方程出发分别对Rb原子和Cs原子在单波长和双波长两种泵浦方式下的吸收截面进行了理论建模和特性分析,将结果与实验数据对比,二者符合较好,验证了模型的有效性;随后在考虑原子超精细能级结构的基础上重点分析了工作温度和泵浦光频率偏移量对吸收截面的影响,发现泵浦光频移量是影响吸收截面最重要的因素。双光子吸收截面参量的提出对TPEAL吸收过程的定量描述和分析有重要的意义。4、建立了TPEAL过程的泵浦阈值模型并进行了系统的研究。将耦合波理论与速率方程相结合建立了单波长泵浦方式下的阈值模型,通过与实验数据的对比验证了模型的有效性,随后对泵浦阈值特性的分析确定了泵浦光频率偏移量和蒸气池温度对泵浦阈值的决定性影响。同时在单波长泵浦模型的基础上构建了双波长泵浦的阈值模型,与单波长泵浦模型结果对比发现双波长泵浦方式下,TPEAL运行的阈值远远小于单波长泵浦时的情况,泵浦光频移量和工作温度等因素对阈值的影响在两种泵浦方式下出现很大的差别。5、针对碱金属蒸气中四波混频的相位匹配情况分为了非共线相位匹配和共线相位匹配开展了研究。采用图形法对非共线相位匹配进行分析,给出了泵浦矢量与最大相位匹配角之间的关系,发现泵浦光在小角度范围内都可以实现相位匹配;为了更精确描述碱金属蒸气的相位匹配过程,在共线相位匹配研究的基础上引入折射率的非线性项,并分析了影响共线相位匹配的因素,结果表明泵浦功率密度、泵浦光频移量等参量对非线性相位匹配影响显着,相位匹配特性的研究有助于实现高效的TPEAL过程。论文对双光子吸收泵浦的碱金属蒸气激光器展开了深入的研究,解决了定量描述其实现过程及特性的难题,为后续TPEAL实验研究的开展和高效激光输出的实现提供理论指导。
二、中间能级失谐量对Y型四能级自发辐射量子干涉的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、中间能级失谐量对Y型四能级自发辐射量子干涉的影响（论文提纲范文）
（1）基于里德堡相互作用的两原子纠缠的实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 中性原子量子计算 |
| 1.2 里德堡原子基本特性 |
| 1.2.1 里德堡原子的能级结构 |
| 1.2.2 里德堡原子的波函数 |
| 1.2.3 跃迁矩阵元 |
| 1.2.4 里德堡态原子寿命 |
| 1.2.5 里德堡态的斯塔克效应 |
| 1.2.6 里德堡态原子间的相互作用 |
| 1.3 单原子体系量子计算进展 |
| 1.3.1 里德堡激发的实现 |
| 1.3.2 量子逻辑门和两原子纠缠的的实现 |
| 1.3.3 中性原子的规模化实现 |
| 1.3.4 原子比特的相干时间 |
| 1.3.5 量子比特的探测 |
| 1.4 研究内容 |
| 第2章 单原子囚禁及内态操控 |
| 2.1 磁光阱系统 |
| 2.1.1 磁光阱相关激光光路系统 |
| 2.1.2 磁光阱结构 |
| 2.2 单原子囚禁 |
| 2.2.1 红失谐光偶极阱 |
| 2.2.2 红失谐光偶极阱的实验实现 |
| 2.2.3 单原子的探测 |
| 2.3 单原子的性质 |
| 2.3.1 原子在偶极阱中的寿命 |
| 2.3.2 原子的谐振频率 |
| 2.3.3 原子温度 |
| 2.4 单原子量子比特的制备与操控 |
| 2.4.1 原子的初态制备-光泵过程 |
| 2.4.2 单比特操控-微波跃迁 |
| 2.5 激光系统 |
| 2.5.1 激光的频率稳定 |
| 2.5.2 激光的移频系统 |
| 2.5.3 激光功率稳定 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 激发光的频率稳定及相位噪声过滤 |
| 3.1 频率稳定简介 |
| 3.1.1 闭环锁相环路简介 |
| 3.1.2 闭环锁相环路的稳定性 |
| 3.1.3 伺服凸起(Servo-Bumps) |
| 3.2 PDH稳频方法简介 |
| 3.2.1 法布里珀罗腔的反射峰信号 |
| 3.2.2 PDH信号的得到-调制与解调 |
| 3.3 激光频率稳定的实现 |
| 3.3.1 法布里珀罗腔的腔长锁定 |
| 3.3.2 激发光的频率稳定 |
| 3.3.3 法布里珀罗腔过滤相位噪声及注入锁定 |
| 3.3.4 腔的加热效应 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基态到里德堡态的相干激发 |
| 4.1 双光子对射构型试验方案 |
| 4.1.1 780nm激发光 |
| 4.1.2 480nm激发光 |
| 4.1.3 里德堡激发的吸收峰和Rabi振荡 |
| 4.1.4 激发光的频率稳定性 |
| 4.2 里德堡激发过程的探测误差 |
| 4.2.1 基态探测误差 |
| 4.2.2 里德堡态探测误差 |
| 4.2.3 探测误差的测量 |
| 4.3 Rabi振荡退相因素分析 |
| 4.3.1 Doppler效应 |
| 4.3.2 中间能级的自发辐射 |
| 4.3.3 单光子Rabi频率起伏 |
| 4.3.4 激光相位噪声 |
| 4.3.5 其他因素 |
| 4.3.6 优化后的Rabi振荡 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 受控非门及两原子纠缠保真度损失研究 |
| 5.1 里德堡阻塞效应 |
| 5.1.1 里德堡阻塞效应原理 |
| 5.1.2 里德堡阻塞效应的实验观测 |
| 5.2 基于里德堡阻塞效应的受控非门及两原子纠缠 |
| 5.3 控制比特相干性对两原子纠缠的影响 |
| 5.3.1 单原子量子比特相干性分析 |
| 5.3.2 纠缠过程中控制比特相干性测量 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 ORMD脉冲方案实现两原子纠缠 |
| 6.1 ORMD脉冲方案简介 |
| 6.2 ORMD脉冲方案的实现 |
| 6.3 两原子纠缠的制备 |
| 6.3.1 受控相位门实现两原子纠缠的理论推导 |
| 6.3.2 两原子纠缠的实现 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 物理学中的基本参数 |
| 附录B Rb原子能级图 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）受驱量子系统辐射特性的量子滤波调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景概述 |
| 1.2 光子关联的频谱滤波 |
| 1.2.1 滤波光子关联的研究进展 |
| 1.2.2 滤波光子关联的理论描述 |
| 1.3 光场的非经典性 |
| 1.3.1 多光子物理的研究进展 |
| 1.3.2 光场的波粒关联与非经典性 |
| 1.3.3 光场非经典性的一般形式 |
| 1.4 过去量子态 |
| 1.4.1 过去量子态的相关理论 |
| 1.4.2 过去量子态的研究进展 |
| 1.5 多原子阵列与量子天线 |
| 1.5.1 量子天线的空间定向辐射 |
| 1.5.2 超辐射与亚辐射 |
| 1.6 本文的主要工作 |
| 第二章 基于时序操控滤波共振荧光的光子统计特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统的描述 |
| 2.3 频率-时间分辨的双光子关联特性 |
| 2.3.1 条件量子态与时序 |
| 2.3.2 过去量子态与联合探测 |
| 2.4 基于时序操控光子统计 |
| 2.4.1 双光子共振的级联辐射 |
| 2.4.2 双光子非共振的级联辐射 |
| 2.4.3 缀饰三能级原子与四能级量子点的比较 |
| 2.5 窄带滤波 |
| 2.6 本章小结 |
| 2.7 附录 |
| 第三章 滤波强关联三光子辐射的多重波粒量子关联 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Mollow共振荧光的强关联三光子辐射 |
| 3.2.1 哈密顿量和主方程 |
| 3.2.2 利用滤波产生强关联三光子辐射 |
| 3.3 强关联三光子辐射的非经典性 |
| 3.3.1 多重波粒关联与双光子强度关联 |
| 3.3.2 多重波粒关联与三光子强度关联 |
| 3.4 多重波粒量子关联的时域特性 |
| 3.4.1 强度-双重振幅双时关联 |
| 3.4.2 强度-振幅-振幅三时关联 |
| 3.4.3 与三光子强度关联函数的比较与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 3.6 附录 |
| 3.6.1 稳态概率幅的解析表达式 |
| 3.6.2 条件量子态和过去量子态 |
| 第四章 双原子量子天线滤波共振荧光的定向超聚束效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 双原子量子滤波系统 |
| 4.3 超聚束共振荧光的条件探测 |
| 4.4 超聚束共振荧光的应用 |
| 4.4.1 单原子极限 |
| 4.4.2 利用双原子相干效应增强超聚束效应 |
| 4.4.3 原子间距的精密探测 |
| 4.5 空间双点超聚束效应 |
| 4.6 本章小结 |
| 4.7 附录 |
| 第五章 三原子二维量子天线滤波共振荧光的定向非经典性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三原子量子滤波系统 |
| 5.2.1 量子滤波系统的描述 |
| 5.2.2 主方程 |
| 5.3 原子相干效应与滤波量子态 |
| 5.3.1 对角原子态表象 |
| 5.3.2 对角原子态表象中的滤波量子态 |
| 5.3.3 缀饰原子态表象中的滤波量子态 |
| 5.4 频率分辨强度-强度定向非经典关联 |
| 5.5 频率分辨强度-振幅定向非经典关联 |
| 5.6 空间定向双模纠缠 |
| 5.7 本章小结 |
| 5.8 附录 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间完成的工作 |
| 致谢 |
（3）频率识别关联中的真空诱导相干与量子光源制备方案研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 光场的量子关联性质 |
| 1.2.1 二阶量子关联 |
| 1.2.2 频率识别关联 |
| 1.2.2.1 频率识别关联的理论研究方法的发展 |
| 1.2.2.2 频率识别关联的研究进展 |
| 1.3 真空诱导相干的研究背景介绍 |
| 1.3.1 真空诱导相干的理论介绍 |
| 1.3.2 真空诱导相干的研究进展 |
| 1.4 单光子源 |
| 1.4.1 单光子源的应用 |
| 1.4.2 单光子源的要求 |
| 1.4.3 各种单光子源体系 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第二章 频率识别关联中的真空诱导相干效应 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 理论模型 |
| 2.3 系统的一般解 |
| 2.3.1 J=1/2→J=1/2跃迁系统的修饰态表象 |
| 2.3.2 不同时序的双光子跃迁路径 |
| 2.3.3 频率识别双光子关联函数的一般解 |
| 2.4 对真空诱导相干引起的双光子时序干涉效应的讨论 |
| 2.4.1 简并系统中的真空诱导相干引起的时序干涉效应 |
| 2.4.2 非简并系统中的真空诱导相干引起的时序干涉效应 |
| 2.4.2.1 外加磁场对时序干涉效应的影响 |
| 2.4.2.2 频率滤波对时序干涉效应的操控 |
| 2.5 结论 |
| 2.6 附录 |
| 2.6.1 系统参数的计算 |
| 2.6.2 双光子关联函数的解析求解方法 |
| 2.6.3 不同频率的双光子跃迁路径的幅度 |
| 2.6.4 探测器的平均激发 |
| 第三章 线宽可相干操控的超窄单光子源 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 超窄线宽单光子的产生原理 |
| 3.2.1 具有超窄线宽的等效能级系统 |
| 3.2.2 荧光光子的超窄光谱性质 |
| 3.2.3 荧光光子的长延时反聚束性质 |
| 3.2.4 荧光在窄带探测器上的单光子响应性质 |
| 3.3 实验可行性的讨论 |
| 3.4 总结 |
| 3.5 附录 |
| 3.5.1 辐射体系统的求解与讨论 |
| 3.5.1.1 辐射体系统运动方程的稳态解 |
| 3.5.1.2 辐射体的荧光谱的求解与分析 |
| 3.5.1.3 辐射体的关联函数的解析讨论 |
| 3.5.1.4 激光失谐量对单光子响应的影响 |
| 3.5.2 实施方案示例 |
| 3.5.2.1 ~(87)Rb原子的D_2线的F_g=1→F_e=0跃迁系统 |
| 3.5.2.2 荧光性质和探测器响应 |
| 3.5.2.3 单光子源的其它可实现方案 |
| 第四章 相干操控的电子搁置效应下的超窄能级结构与超聚束现象 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统模型与主方程 |
| 4.3 相干操控的电子搁置效应下的等效能级系统的辐射场特性 |
| 4.3.1 超窄线宽的等效能级体系 |
| 4.3.2 等效能级系统的修饰态性质 |
| 4.3.3 超窄带宽区域的双光子谱 |
| 4.4 eg跃迁辐射场在滤波作用下的超聚束性 |
| 4.4.1 超聚束效应的产生 |
| 4.4.2 超聚束效应产生的原因的讨论 |
| 4.4.3 一般参数区域的推广 |
| 4.5 总结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（4）超颖材料波导界面表面等离激元非线性传播特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 表面等离激元概述 |
| 1.3 表面等离激元的非线性传播特性及研究进展 |
| 1.4 表面等离激元的主要应用研究进展 |
| 1.5 论文结构 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 平面界面波导中导波模式的计算方法 |
| 2.2 光与相干介质相互作用的半经典理论 |
| 2.2.1 Tripod型四能级系统理论模型和对应的M-B方程推导 |
| 2.2.2 多重尺度法 |
| 2.2.3 原子介质的电磁感应透明现象以及探测光场和信号光场的传播特性 |
| 2.3 自相位调制与交叉相位调制 |
| 2.4 无量纲非线性薛定谔方程的推导 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于外加梯度磁场表面等离激元逻辑门的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.3 线性性质 |
| 3.4 通过外加梯度磁场实现对SPPs孤子的操纵 |
| 3.5 基于SPPs孤子类S-G效应的类XNOR逻辑门 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于交叉相位调制表面等离激元纳米聚焦的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型介绍 |
| 4.3 系统的线性和非线性 |
| 4.3.1 系统的线性性质 |
| 4.3.2 系统的非线性性质 |
| 4.3.3 耦合非线性薛定谔方程 |
| 4.4 表面等离激元基于交叉相位调制的纳米聚焦 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（5）超冷Rydberg原子系综的相干效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 里德堡原子及其基本性质 |
| 1.2 电磁诱导透明 |
| 1.3 里德堡原子电磁诱导透明的国内外研究现状和意义 |
| 1.4 塔尔伯特效应 |
| 1.5 论文的结构及其内容 |
| 2 巨梯型四能级里德堡原子系统透射光谱性质的调控 |
| 2.1 研究透射光谱性质的背景 |
| 2.2 四能级里德堡原子系统的模型和理论分析 |
| 2.3 四能级里德堡原子系统的结果和讨论 |
| 2.4 四能级里德堡原子系统研究的总结 |
| 3 超冷里德堡原子电磁诱导Talbot效应 |
| 3.1 Talbot效应的研究背景 |
| 3.2 Talbot效应的理论 |
| 3.3 梯型三能级里德堡原子系统的模型和理论 |
| 3.4 巨梯型四能级里德堡原子系统的模型和理论 |
| 3.5 梯型三能级Talbot效应的结果和讨论 |
| 3.6 巨梯型四能级Talbot效应的结果和讨论 |
| 3.7 超冷里德堡原子系统下Talbot效应研究总结 |
| 4 论文总结 |
| 参考文献 |
| 附录1 |
| 附录2 攻读硕士期间科研成果 |
| 致谢 |
（6）无损表面等离激元孤子存储与读取的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 电磁感应透明现象 |
| 1.2.1 电磁感应透明现象简介及基本原理 |
| 1.2.2 电磁感应透明的光学特性 |
| 1.3 表面等离激元 |
| 1.3.1 表面等离激元的激发方式 |
| 1.3.2 表面等离激元波导 |
| 1.3.3 相干控制下表面等离激元的研究进展 |
| 1.4 基于电磁感应透明现象的光存储 |
| 1.4.1 光存储与读取的基本原理 |
| 1.4.2 光存储与读取的研究进展 |
| 1.4.3 受限体系中的光存储 |
| 1.5 论文结构 |
| 第二章 倏逝波与物质相互作用的理论描述 |
| 2.1 金属-电介质-金属( MDM )波导模型 |
| 2.2 经典光场与物质相互作用的理论基础 |
| 2.3 开放ladder系统模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 ladder能级系统中增益辅助超慢光孤子的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.3 线性传播特性 |
| 3.4 非线性传播特性 |
| 3.4.1 非线性包络方程 |
| 3.4.2 超慢光孤子的稳定性和相干控制 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 MDM波导中增益辅助表面等离激元存储与读取的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型 |
| 4.3 表面等离激元的线性色散关系 |
| 4.3.1 初态 |
| 4.3.2 线性色散和慢光效应 |
| 4.4 MDM波导中超慢光孤子 |
| 4.4.1 暗态极化理论 |
| 4.4.2 非线性包络方程 |
| 4.5 表面等离激元的存储和读取 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（7）基于电磁诱导透明的线性与非线性光脉冲的存储、读取与分束（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 原子体系中光脉冲的存取与分束 |
| 1.2.1 电磁诱导透明与慢光孤子 |
| 1.2.2 原子体系中光脉冲的存储与读取 |
| 1.2.3 原子体系中的光分束器和路由器 |
| 1.2.4 暗态和暗态极化激元 |
| 1.3 固体介质中的电磁诱导透明与慢光 |
| 1.3.1 表面等离激元及其分束器 |
| 1.3.2 量子点中的电磁诱导透明和慢光 |
| 1.4 论文安排 |
| 第二章 慢光孤子分束器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光与三脚架型原子的相互作用理论模型 |
| 2.3 探测光场的非线性包络方程及其慢光孤子传播 |
| 2.4 慢光孤子的存取与分束 |
| 2.4.1 慢光孤子的存储与读取 |
| 2.4.2 双光通道激发下的慢光孤子分束器 |
| 2.4.3 多光通道激发下的慢光孤子分束器 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高效可控的表面极化激元分束器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光与掺杂量子发射体的相互作用理论模型 |
| 3.3 高效表面极化激元分束器 |
| 3.3.1 表面极化激元的线性色散关系 |
| 3.3.2 表面极化激元分束器 |
| 3.3.3 微波场调控下的表面极化激元分束器 |
| 3.3.4 表面极化孤子分束器 |
| 3.3.5 多通道激发下的表面极化激元分束器 |
| 3.3.6 表面极化激元路由器 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 慢光暗孤子及其存取与分束 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光与三能级原子相互作用的理论模型 |
| 4.3 慢光暗孤子存储与读取 |
| 4.3.1 慢光暗孤子及其传播 |
| 4.3.2 慢光暗孤子的存储与读取 |
| 4.3.3 慢光暗孤子路由 |
| 4.4 光学Peregrine孤子的存储与读取 |
| 4.4.1 Peregrine孤子及其传播 |
| 4.4.2 Peregrine孤子的存储与读取 |
| 4.4.3 Peregrine孤子的分束 |
| 4.4.4 Peregrine孤子的路由 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 自旋轨道耦合下量子点中的单光子存储与路由 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论模型 |
| 5.2.1 自旋轨道耦合下量子点的能级结构和电偶极矩阵元 |
| 5.2.2 Heisenberg-Langevin-Maxwell方程 |
| 5.3 单光子的传播特性 |
| 5.4 量子点中的单光子的存储、读取与路由 |
| 5.4.1 单粒子波函数的运动方程 |
| 5.4.2 单光子波包的存储与读取 |
| 5.4.3 单光子波包的路由 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 拟开展的进一步工作 |
| 附录A 第二章辅助材料 |
| A.1 非线性包络方程及其孤子解的推导 |
| A.2 方程(2.17)中参数的具体形式 |
| 附录B 第三章辅助材料 |
| B.1 麦克斯韦布洛赫方程 |
| B.2 利用微波场提高表面极化激元分束器效率的理论分析 |
| B.3 非线性包络方程的推导 |
| 附录C 第四章辅助材料 |
| C.1 三能级 Λ 型原子系统的布洛赫方程 |
| C.2 非线性包络方程中的参数表达式 |
| C.3 四能级双 Λ 型原子系统的哈密顿量和麦克斯韦布洛赫方程 |
| 附录D 第五章辅助材料 |
| D.1 Heisenberg-Langevin方程的表达式 |
| D.2 一些正文中的一些参数 |
| D.2.2 g~((2))(x, t_1, t_2)的表达式 |
| D.3 四能级双 Λ 型量子点的色散关系 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（8）光量子存储及噪声特性的实验研究（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光量子信息处理 |
| 1.2 光量子存储 |
| 1.2.1 光量子存储的应用 |
| 1.2.2 光量子存储的重要指标 |
| 1.2.3 光量子存储的不同方案及实验进展 |
| 1.3 立论依据以及全文结构 |
| 第二章 光量子存储的波形优化理论 |
| 2.1 存储过程的数学模型 |
| 2.2 原子系综中存储过程的动力学方程 |
| 2.2.1 单原子与光场相互作用的理论解析 |
| 2.2.2 光场演化与原子系综的连续性近似 |
| 2.2.3 原子的自发辐射与退相干 |
| 2.2.4 运动方程的一维近似和动量空间变换 |
| 2.3 理想存储过程的最优存储效率 |
| 2.3.1 最优存储效率的影响因素 |
| 2.3.2 理想存储过程动力学方程的求解 |
| 2.4 波形匹配实现最优存储效率 |
| 2.4.1 控制光场驱动的原子系综演化 |
| 2.4.2 绝热存储过程的最优解 |
| 2.4.3 绝热近似在不同存储方案中的适用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光量子实验测量技术基础 |
| 3.1 光场的量子态及其表示 |
| 3.1.1 粒子数态 |
| 3.1.2 相干态 |
| 3.1.3 热态 |
| 3.1.4 压缩态 |
| 3.1.5 Wigner函数 |
| 3.2 平衡零拍探测、光学层析与光场量子态重构 |
| 3.2.1 平衡零拍探测 |
| 3.2.2 还原光场量子态的两种方法 |
| 3.3 实验方案及结果 |
| 3.3.1 相位调制相干光的OHT实验 |
| 3.3.2 偏振自旋转产生压缩真空态的OHT实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 高效率、可变带宽的拉曼存储 |
| 4.1 拉曼散射及拉曼存储的背景介绍 |
| 4.2 光脉冲波形产生及控制系统 |
| 4.3 实验方案及结果 |
| 4.3.1 存储过程的效率优化 |
| 4.3.2 存储系统的噪声标定 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 存储过程中噪声的产生及抑制 |
| 5.1 修正的存储理论模型 |
| 5.2 存储过程的线性分束与噪声的双模压缩 |
| 5.3 利用SU(1,1)干涉相消实现噪声抑制 |
| 5.3.1 实验原理及理论解释 |
| 5.3.2 实验验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 附录A 奇异值分解 |
| 附录B 铷87原子的物理特性 |
| 附录C 拉曼散射过程中光场的偏振关系 |
| C.1 线偏振拉曼泵浦光 |
| C.2 圆偏振拉曼泵浦光 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）微型光阱阵列中异核原子量子比特相干性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 量子计算与量子计算机 |
| 1.2 中性原子量子比特操控进展 |
| 1.2.1 原子的激光冷却与囚禁 |
| 1.2.2 原子阵列的形成 |
| 1.2.3 单原子量子比特逻辑门操控 |
| 1.2.4 原子内态相干性研究 |
| 1.2.5 原子内态高保真度读出 |
| 1.3 中性原子体系量子计算的机遇和挑战 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 中性原子量子比特的制备和操控 |
| 2.1 囚禁单原子实验装置 |
| 2.1.1 真空系统 |
| 2.1.2 磁光阱系统 |
| 2.1.3 光偶极阱和探测系统 |
| 2.1.4 实验控制系统 |
| 2.2 囚禁单原子的激光系统 |
| 2.2.1 激光器和激光放大器的调节 |
| 2.2.2 AOM晶体移频光路的调节 |
| 2.2.3 异核系统的激光稳频及其光路设置 |
| 2.2.4 PID主动反馈稳定激光功率 |
| 2.3 偶极阱中单原子的性质 |
| 2.3.1 原子温度 |
| 2.3.2 原子寿命 |
| 2.3.3 原子谐振频率 |
| 2.4 补偿背景杂散磁场 |
| 2.5 单原子量子比特的制备 |
| 2.5.1 标定内态制备光参数 |
| 2.5.2 补偿内态制备磁场 |
| 2.6 单原子量子比特操控 |
| 2.6.1 二能级原子体系拉比振荡理论 |
| 2.6.2 布洛赫球描绘量子比特操控 |
| 2.6.3 微波操控单原子量子比特 |
| 2.6.4 偶极光操控单原子量子比特 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 铷-87原子量子比特叠加态相干性的研究 |
| 3.1 单原子量子比特退相因素分析 |
| 3.1.1 自旋弛豫时间T1 |
| 3.1.2 非均匀退相干时间T2* |
| 3.1.3 均匀退相干时间T2' |
| 3.2 铷-87原子魔幻光强偶极阱的构建和相干时间的延长 |
| 3.2.1 交流斯塔克频移 |
| 3.2.2 魔幻光强偶极阱的构建 |
| 3.2.3 相干时间的测量 |
| 3.3 优化铷-87原子量子比特在魔幻光强偶极阱中的相干时间 |
| 3.3.1 实验室背景磁场的变化 |
| 3.3.2 主动反馈压制背景磁场噪声 |
| 3.3.3 主动反馈稳定磁场线圈电流 |
| 3.3.4 优化结果及分析 |
| 3.4 双魔幻偶极阱囚禁技术的尝试 |
| 3.4.1 双魔幻阱理论 |
| 3.4.2 双魔幻阱实验方案 |
| 3.4.3 双魔幻阱实验结果 |
| 3.4.4 双魔幻阱实验存在的问题 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 铷-85原子魔幻光强偶极阱的构建及调控 |
| 4.1 补偿偶极光与量子化轴磁场之间的夹角θ |
| 4.1.1 补偿方法 |
| 4.1.2 补偿过程与结果 |
| 4.1.3 补偿效果分析 |
| 4.2 铷-85原子魔幻光强偶极阱的构建以及相干时间的测量 |
| 4.2.1 魔幻光强偶极阱的构建 |
| 4.2.2 相干时间的测量 |
| 4.3 铷-85原子魔幻光强偶极阱中B-U_M曲线的可调性 |
| 4.3.1 分析B-U_M曲线的可调性 |
| 4.3.2 测量B-U_M曲线的可调性 |
| 4.4 铷-85原子椭圆偏振魔幻光强偶极阱中相干时间的测量分析 |
| 4.4.1 偏振度A的调节 |
| 4.4.2 估算偏振度A的起伏 |
| 4.4.3 相干时间的测量分析 |
| 4.4.4 椭圆偏振魔幻光强偶极阱的优化 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 魔幻光强偶极阱阵列中异核原子量子比特的相干性 |
| 5.1 异核体系偶极光的光路设计 |
| 5.1.1 AOD晶体衍射效率的调节 |
| 5.1.2 异核体系偶极阱的调节 |
| 5.1.3 异核体系偶极阱偏振的调节 |
| 5.2 异核偶极阱阵列的形成和优化 |
| 5.2.1 偶极阱阵列的形成及其优化 |
| 5.2.2 异核偶极阱阵列的形成及其间距优化 |
| 5.3 长相干时间的异核原子量子寄存器 |
| 5.3.1 异核体系偶极阱阵列中魔幻阱深的标定 |
| 5.3.2 魔幻光强偶极阱阵列中混合量子比特相干时间的测量 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 总结博士期间的工作 |
| 6.2 展望下一步的工作 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）双光子吸收泵浦碱金属蒸气激光理论建模与特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究进展 |
| 1.2.2 国内研究进展 |
| 1.3 本文主要研究内容及结构 |
| 第2章 碱金属原子基本性质及关键参量 |
| 2.1 碱金属原子基本性质 |
| 2.1.1 铷原子和铯原子的物理性质 |
| 2.1.2 能级结构 |
| 2.2 碱金属蒸气的双光子泵浦方式 |
| 2.2.1 单波长泵浦 |
| 2.2.2 双波长泵浦 |
| 2.3 TPEAL建模中的关键参量 |
| 2.3.1 能级寿命 |
| 2.3.2 三阶极化率 |
| 2.3.3 超精细相对强度 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 双光子吸收泵浦碱金属蒸气激光理论建模 |
| 3.1 TPEAL耦合波理论 |
| 3.1.1 耦合波方程 |
| 3.1.2 放大自发辐射理论 |
| 3.1.3 小信号模型 |
| 3.1.4 小信号模型求解 |
| 3.2 中红外和蓝光的特性研究 |
| 3.2.1 中红外光特性研究 |
| 3.2.1.1 双光子吸收模型 |
| 3.2.1.2 中红外光特性 |
| 3.2.1.3 四波混频中红外光的传输特性 |
| 3.3 四波混频蓝光的特性 |
| 3.3.1 四波混频蓝光转化效率 |
| 3.3.2 四波混频蓝光的传输特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 碱金属蒸气吸收特性建模及分析 |
| 4.1 铷原子双光子吸收特性建模及分析 |
| 4.1.1 双光子吸收模型及吸收截面定义 |
| 4.1.2 双光子吸收截面理论分析 |
| 4.1.2.1 未考虑超精细能级结构 |
| 4.1.2.2 超精细能级结构 |
| 4.1.2.3 双光子吸收过程分析 |
| 4.1.3 单波长泵浦的吸收模型验证 |
| 4.2 铯原子吸收截面特性 |
| 4.2.1 铯原子吸收截面 |
| 4.2.2 吸收截面特性分析 |
| 4.2.3 模型间的对比分析 |
| 4.2.4 双波长泵浦吸收截面模型及分析 |
| 4.2.4.1 双波长泵浦吸收截面模型 |
| 4.2.4.2 双波长泵浦吸收截面分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 泵浦阈值及相位匹配特性研究 |
| 5.1 单波长泵浦阈值模型 |
| 5.1.1 单波长泵浦过程分析 |
| 5.1.2 阈值模型建立 |
| 5.1.3 泵浦阈值模型验证 |
| 5.1.3.1 6S_(1/2)-7D_(3/2)能级跃迁 |
| 5.1.3.2 6S_(1/2)-7D_(5/2)能级跃迁 |
| 5.1.3.3 6S_(1/2)-6D_(3/2,5/2)能级跃迁 |
| 5.2 泵浦阈值主要影响因素分析 |
| 5.2.1 温度对泵浦阈值的影响 |
| 5.2.2 泵浦光频移量对阈值的影响 |
| 5.2.3 泵浦上能级选择对阈值的影响 |
| 5.3 双波长泵浦阈值模型 |
| 5.3.1 双波长泵浦阈值模型建立 |
| 5.3.2 双波长泵浦阈值模型验证 |
| 5.3.3 双波长泵浦阈值模型特性分析 |
| 5.4 非共线相位匹配 |
| 5.4.1 图形法描述 |
| 5.4.2 非共线相位匹配分析 |
| 5.5 共线相位匹配 |
| 5.5.1 线性折射率匹配情况分析 |
| 5.5.2 折射率非线性项的共线相位匹配 |
| 5.5.3 共线相位匹配的分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文主要完成工作 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、中间能级失谐量对Y型四能级自发辐射量子干涉的影响（论文参考文献）
- [1]基于里德堡相互作用的两原子纠缠的实现[D]. 刘杨洋. 中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院), 2021(01)
- [2]受驱量子系统辐射特性的量子滤波调控[D]. 彭泽安. 华中师范大学, 2021(02)
- [3]频率识别关联中的真空诱导相干与量子光源制备方案研究[D]. 张贺宾. 华中师范大学, 2021(02)
- [4]超颖材料波导界面表面等离激元非线性传播特性研究[D]. 李娜. 山东师范大学, 2021(12)
- [5]超冷Rydberg原子系综的相干效应研究[D]. 高小苹. 湖北师范大学, 2021(12)
- [6]无损表面等离激元孤子存储与读取的理论研究[D]. 伊灿. 山东师范大学, 2021(12)
- [7]基于电磁诱导透明的线性与非线性光脉冲的存储、读取与分束[D]. 寿翀. 华东师范大学, 2021(12)
- [8]光量子存储及噪声特性的实验研究[D]. 冯啸天. 华东师范大学, 2020(02)
- [9]微型光阱阵列中异核原子量子比特相干性研究[D]. 郭瑞军. 中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所), 2020(02)
- [10]双光子吸收泵浦碱金属蒸气激光理论建模与特性研究[D]. 俞航航. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(08)