纳米机械振子中的声子阻塞研究

发布时间：2020-03-25 09:20

【摘要】：随着微纳技术的进步,纳米机械振子的品质因子越来越高,振子与其它量子系统的耦合强度越来越强,纳米机械振子已经广泛应用于信息处理。特别是,声子激光的出现及单声子源理论方案的提出,为基于纳米机械振子的量子信息处理奠定了基础。声子阻塞作为实现单声子源的物理机制之一,近年来受到人们的广泛关注。本文深入研究不同量子系统与纳米机械振子耦合时声子的统计性质,提出了实现声子阻塞效应的理论方案。(1)提出了在多模光力系统中实现声子阻塞的方案。在强光驱动场的作用下,多模光力系统模型可以简化为一机械模式与一具有克尔非线性的光学模式间的线性耦合。计算表明即便在弱光力耦合条件下依然可以观察到强声子反聚束效应。此外,通过调节驱动场间的强度比和相位差可以实现声子统计性质的可调,这为可调单声子源提供了一条有效途径。(2)研究了平方耦合光力系统中声子的统计性质。发现在强光场双声子红边带共振驱动下,系统可以诱导出有效的二阶非线性相互作用。即便有效二阶非线性相互作用强度远低于系统的衰减率,依然可以观察到强声子反聚束行为。通过调整驱动场的强度和相位差也可以实现声子统计性质的动态调整。这为可调声子源提供了另一种可行的理论方案。(3)我们还研究了纳米机械振子与二能级系统平方耦合作用下声子的统计性质,其中纳米机械振子与二能级系统同时受到外场驱动作用。我们发现当驱动较弱时,振子系统的声子统计分布会出现反聚束现象。当增加驱动强度和耦合强度时,系统将经历从非传统声子阻塞向传统声子阻塞的过渡。进一步的研究发现,在强耦合条件下,通过优化驱动场的相位差,利用量子干涉效应,可以增强声子阻塞效应。(4)我们讨论了平方耦合光力系统中光子和声子的统计性质。发现在弱平方光力耦合条件下不仅能实现非传统光子阻塞和声子阻塞效应,还能实现光子与声子的反关联阻塞效应,即光子和声子各自表现出反聚束效应,而光子与声子之间则表现出反关联。反关联阻塞效应的提出,为后续研究关联单粒子源提供了新的思路。此外,在强非线性耦合件下,还可同时产生光子对和声子对,并且光子对和声子对彼此是关联的,这可用于实现双光子门、双声子门和关联光子-声子门等。本文的研究将有利于加深对纳米机械振子中声子阻塞效应的认识,为实现单声子源奠定理论基础。
【图文】：

第1章 引言上式中 分别为机械模式的共振频率， ( )和 ( )分别为光学（机械）模式的产生和湮灭算符。其实，不妨换一个角度来理解上面的耦合项。单个光子在被右侧的腔镜反射，假设该碰撞过程是完全弹性过程，则单个光子的动量的改变的大小为： ，假设该碰撞对右端镜的平均作用力为 f，则 ，其中 为两次碰撞的时间间隔。于是右端镜受到的总的平均作用力 由此看来耦合项反应了辐射力的作用。

6 标准的光力系统：一侧部分透射的固定腔镜，另一侧是全反射的可移镜。图片[95]薄膜型光力系统如图 1.7 所示，在长为 L 法布里-珀罗腔的中间放置一反射率为 的介以在平衡位置附件振动，振动位移为 x，，而介质膜的振动必然改变腔的 ( )，于是机械模和腔模互相耦合构成薄膜型光力系统。腔膜的共振频率随振动位移 x 变化的函数为[85] ( ) ( (%

本文编号：2599716