光子和声子阻塞与反聚束效应的研究

论文摘要

量子光学诞生至今已60周年,从提出就吸引了众多科学家潜心研究。在当今21世纪,随着单光子技术的发展,在量子信息和量子计算领域中能得到高效稳定、具有高度不可分辨性的单光子成为了一项重要研究,科学家提出了很多利用光子阻塞机制实现单光子源的方案,例如:超导电路、四能级量子发射器与光子晶体纳米腔耦合系统、弱非线性光子分子、耦合量子点腔系统还有光力学系统,但是无论是光子分子还是量子点,在实验中都有一定的难度,因此激发了学者去探索更完美的单光子源。本文提出了三个方案,基于在弱驱动的条件下很难将光子或声子激发到多光子(声子)态,进而使光子处于单光子态或双光子态,由于不同激发路径之间的量子相消干涉,观察到了反聚束效应。其中前两个方案是利用光子阻塞机制观察到光子反聚束效应,而第三个方案利用声子阻塞机制来实现声子反聚束效应。第一个方案是在光学腔内的两个光学模满足三阶非线性的条件下,利用薛定谔方程和主方程去计算解析解和数值解,然后利用解析解和数值解分析光子的统计特性。最终我们观察二阶关联函数从而探究发生反聚束效应的条件。第二个方案的模型是将一个金属纳米离子放置在一个光学腔中,在腔内的两个模在有相互作用的情况下,通过分析结果观察光子的量子效应。我们发现,这两个方案都在耦合强度很小的条件下实现光子阻塞,也称为非传统光子阻塞机制。由于耦合强度较小,我们的两个方案与之前的方案相比提高了在实验上的可行性。第三个方案是利用一个光学腔与机械振子二次耦合的模型,观察声子阻塞,这个模型也可以研究光力学系统的冷却、压缩和纠缠以及光学响应特性。通过观察系统的反聚束区域并计算其最佳条件,可以得出,第一个方案的反聚束效果最强,第二个方案的耦合强度要求较低,而第三个方案应用范围更广,可见三个方案各有优势。我们的研究具有较强的实验可行性,为制备单光子源提供了更优秀的理论基础,为后续研究提供借鉴。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 于跃

导师: 刘洪雨

关键词: 反聚束效应,光子阻塞,二阶关联函数,单光子源

来源: 延边大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 延边大学

分类号: O431.2

总页数: 64

文件大小: 3361K

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