梯度回声存储器中极化声子的演化及信息操控的研究

发布时间：2017-11-02 13:15

  本文关键词：梯度回声存储器中极化声子的演化及信息操控的研究

  更多相关文章： 光量子态存储 梯度回声存储器 存储和操控 极化声子 行波解 优化存储

【摘要】：光量子态的存储是未来发展量子网络和量子计算的核心课题之一。随着量子技术的发展,光量子存储器的研究近年来已经初见成效。将光量子态存储在原子系综里的各种方案先后被提出,每种方案各有优劣,其中由可控逆转非均匀展宽光子回声(CRIB)发展而来的梯度回声存储器(Gradient Echo Memory,GEM)是最具潜力的存储器之一。因为其具有高效率,多模存储能力等优点,自2006年被提出以来,对于GEM的研究在不断进展,用极化声子概念研究GEM是一个新的方向,目前在实验和数值模拟上已经取得了一系列出色的成果。本文就是在此基础上在理论上进一步对GEM极化声子进行研究,并对其存储过程做一个优化方案。本文先从光和原子系综相互作用的基本原理出发,推导了CRIB协议的存储过程,再对GEM协议存储光脉冲的过程做出详细分析。我们将二者存储过程进行对比,体现出GEM存储协议的优越性:不但操作简单、不需要π脉冲,而且在在无限大光深度下向前读取回声脉冲的效率也可达到100%。而且三能级结构GEM系统在频率梯度和耦合场的双向控制下具有的特性能够让我们根据需要对所存储信息进行操控。最后我们为了对极化声子的演化和信息调控能力进行进一步探究,解出了极化声子演化的微分方程,得到它在空间频域(k空间)传播的行波解。从中我们提出了极化声子守恒这一概念,阐述了极化声子守恒与存储损耗之间的关系。最后我们考虑了退相干效应,解出带有退相干参数的极化声子微分方程,从它的解发现了退相干效应对存储失真影响的定量关系。这让我们有了依据,从而在理论上对GEM的存储过程进行优化,不但使存储的保真度有所提高,还缩短了翻转梯度频率与回声脉冲读取的时间间隔,为量子存储器走向实际应用提供了理论帮助。
【关键词】：光量子态存储 梯度回声存储器 存储和操控 极化声子 行波解 优化存储
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O431.2;TP333
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1 光量子信息存储10-11
• 2 光子回声技术:从CRIB到GEM11-12
• 3 本论文主要内容和研究意义12-14
• 第二章 量子梯度回声存储14-34
• 1 光和原子系综相互作用14-16
• 1.1 原子系综频谱的非均匀展宽14-15
• 1.2 原子与光相互作用方程15-16
• 2 CRIB存储协议16-22
• 2.1 频谱的制备17-19
• 2.2 光脉冲的吸收过程19-20
• 2.3 读取过程20-22
• 3 二能级结构量子梯度回声存储22-30
• 3.1 二能级量子回声存储器频谱结构22-23
• 3.2 存储过程23-27
• 3.3 GEM存储效率27-30
• 4 三能级原子结构的梯度回声存储30-34
• 4.1 三能级原子结构30-31
• 4.2 L-GEM系统的演化31-34
• 第三章 梯度回声存储在k空间中的演化34-46
• 1 GEM的极化声子描述34-37
• 1.1 极化声子34-36
• 1.2 在空间频域内描述GEM存储36-37
• 2 多脉冲的任意顺序读取37-40
• 3 脉冲的分裂和在脉冲间的相干40-43
• 3.1 脉冲的分裂40-41
• 3.2 脉冲间的相干41-43
• 4 脉冲的压缩和延伸43-46
• 第四章 GEM对所存储光脉冲的操控和存储的优化方案46-52
• 1 极化声子的通解46-48
• 1.1 通解的求解46-47
• 1.2 极化声子的守恒47-48
• 2 存储过程的优化48-50
• 2.1 退相干对极化声子演化的影响48-49
• 2.2 存储过程的优化49-50
• 3 小结50-52
• 第五章 总结与展望52-54
• 1 总结52
• 2 展望52-54
• 参考文献54-60
• 致谢60-62
• 攻读学位期间发表的学术论文目录62

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