半导体量子点与超导量子电路系统中光与物质相互作用若干问题研究

发布时间：2021-03-04 07:38

　　光与物质相互作用问题的研究属于原子分子光物理（Atom Molecule Optical Physics,AlMOP）的研究范畴,并且遍及物理,化学,电子工程学等研究领域。在经典电动力学框架内,着重强调的是系统的状态遵循经典力学和麦克斯韦方程组。然而,随着时代的发展,科学家们发现关于黑体辐射与原子光谱等问题不能用经典力学来解释,而量子力学的建立在微观尺度上为这些问题提供了合理的观点与物理解释。现在,科学家们发现他们完全有能力利用光作为研究工具,并在原子大小的尺度上观察与操纵物质。半导体纳米结构中亚波长尺度下的光与物质相互作用问题的研究,不仅有利于开发新的量子光学与量子电子学器件,而且有利于探索光控制的纳米材料内部分子的运动。超导量子电路系统中光与物质相互作用问题的研究涉及微波段的光子与由约瑟夫森结构成的人造原子的相互作用。这些人造原子使得人们更容易研究已知的量子光学现象,也可以用来探索在自然原子中未被发现的新颖现象。混合腔量子电动力学系统结合了两种或多种物理系统的优点,不仅具有根本的重要性,而且为量子计算与量子信息领域的量子技术开辟了令人兴奋的可能性。本文主要在理论上研究半导体量子点系... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１光与物质相互作用主要发展历史

共振模式光场并不会引起受激辐射过程。??（３）自发辐射过程。自发辐射过程与受激辐射过程非常相似，当处于激发态??的原子从激发态跃迁到基态，如图１．２（ｃ）所示，会辐射出－个光子。因此，一??个光子可以通过自发辐射过程，辐射到许多可能的模式。除了经典的辐射相互??作用外，可将自发辐射过程看成是量子真空涨落引起的受激辐射。??通俗的讲，我们可将光吸收过程和受激辐射过程，通过某一些手段，如光学??腔，与具有布居数的单模光场联系起来。所以，我们可以将自发辐射过程与光??吸收和受激辐射过程联系起来。??半导体量子点纳米材料在量子光学和非线性光学领域引起人们广泛的研究??兴趣，因为半导体量子点材料作为人工原子系统不仅具有分立的能级结构，还??表现出与原子系统相似的光学性质。更重要的是，在半导体量子点材料中，还??允许通过外部施加光场或偏置电场，以便于实现对处于离散能量状态的电子和??空穴进行调控。因此

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本文编号：3062825