光机械系统中光学模的纠缠特性研究

发布时间：2020-05-12 02:04

【摘要】：量子纠缠是一种物理现象,是量子物理比较明显的特征之一,当一对或一组粒子产生或相互作用时,每个粒子的量子状态不能独立于其他状态的描述,量子态必须被描述为整个系统。目前,纠缠态的制备以及纠缠态在各方面的应用已经吸引了人们的兴趣并引起了广泛的关注。基于现有的实验条件和技术,人们探讨的主要课题就是如何制备抗干扰能力强且稳定的纠缠源。事实上,不同的物理系统通常具有不同的共振频率,这就要求与之发生相互作用的多组份纠缠光场需具有与之匹配的共振频率,从而实现高效的量子信息处理。光力学系统,作为实现这类过程的有效平台之一,其突出优势在于其可以利用力学振子将不同的子系统纠缠起来。光力学研究光学微腔内光场与机械振子的相互作用,最近几年,对腔光力学的研究日益广泛。这里,我们重点研究并提出一种新的理论方案用来加强光学模之间的相互作用,从而提高纠缠度。此外,我们还研究了另一种产生量子纠缠态的方法即四波混频过程,基于对相位敏感的级联四波混频系统,着重讨论了泵浦的相对相位对产生光束纠缠的操控情况,这在量子操控方面具有潜在的应用价值。本论文的主要工作安排如下:(1)第一章中引入了量子光学的概念,光力学是量子光学研究领域的一个比较活跃的研究内容,腔光力学研究的是光学微腔内光场与机械振子的相互作用,然后介绍了光学微腔的概念。接着介绍腔光机械系统的研究应用以及两种经典的腔光机械系统,并且给出了光力学系统的基本理论与纠缠判据。(2)第二章我们提出了通过在光力学腔中加入简并光学参量放大器(DOPA)来有效提高两光场纠缠度的理论方案。用红蓝失谐泵浦光分别泵浦光力学腔的两个腔模,当失谐量等于力学振子的频率,且远远大于腔场衰减率时,两腔模便通过力学振子作为中介纠缠起来。DOPA同时对腔内的两个腔模进行压缩(分别为振幅压缩和相位压缩)。最后利用对数负定性来量化纠缠,结果表明该压缩效应能够显著提高两腔模的纠缠度,在低温环境下纠缠的提高更为显著。(3)第三章介绍了四波混频的概念,接着以相位敏感的级联四波混频系统为研究模型,通过系统的哈密顿量,得出各个场的正交分量起伏方程,利用两组份纠缠判据来判定产生光束的纠缠特性,并且深入探讨了泵浦相位对纠缠的操控情况。(4)第四章是全文总结与展望,对本论文的全部工作进行具体的总结,并提出下一步的计划。
【图文】：

法布里—珀罗光学腔示意图

薄膜腔光机械系统示意图
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O431.2

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