混杂光力系统中的光混沌和声子量子现象的研究

发布时间：2020-07-16 05:01

【摘要】：随着光子和声子在信息学中重要性的增加,人们衍生出了“光力学”,它研究的对象是由光学腔和机械振子通过辐射压耦合而成的光力系统。在此系统中,通过非线性和线性相互作用我们可以研究光子的经典和量子效应,如:高阶边带、光力诱导透明、混沌、光子纠缠、光子阻塞等。但是对于声子,由于系统中光力非线性十分微弱,而且声子频率和热噪声频率十分接近,因此研究声子的量子效应就变的十分困难,我们仅能观察它的经典以及某种线性的量子行为。因此,为了能全面的研究声子的线性以及非线性量子行为,我们将光力系统和其它系统耦合构成混杂光力系统。和标准的光力系统相比,不仅能观察光子的各种效应,混杂光力系统还让我们观察声子的各种量子行为成为了可能,同时降低了实验实现的难度,提高了实验的可操控性。本论文就是针对混杂光力系统中的光混沌、声子纠缠和声子阻塞现象来进行研究的,也是我博士期间的研究课题。下面分别就我的研究内容进行介绍。1.我们研究了由光力系统和微波振子耦合而成的混杂光力系统,得到可控的光混沌现象。研究结果表明:通过调节电驱动的强度、频率及相位,我们可以有效的调控混沌的寿命;和标准的光力系统相比,混杂光力系统大大降低了出现混沌时所需光的驱动阈值(降低两个数量级)。这个方案为我们操控光混沌提供了一个方法-电场。光混沌可以用来制作混沌激光;同时,它也为研究芯片装置上的可控混沌以及进行保密通信提供了一种可能。2.同样,通过研究由光力系统和微波振子耦合而成的含时调制的混杂光力系统,我们得到一个强的稳态声子纠缠。研究表明:此纠缠态可以突破量子纠缠极限Ln2,具有很高的纯度,能强劲的抑制热噪声(热声子数为10~1量级),并且若以此纠缠态作为纠缠源进行瞬间信息传递,可以得到很高的保真度。如此稳定的高纠缠度、高纯度、高保真度的纠缠态可以用来进行高保真度的信息传递。3.在由光力系统和二能级原子耦合而成的混杂光力系统中,我们研究了反常声子阻塞效应通过有效增强的原子-声子相互作用。分析发现:增加混杂系统中腔场的个数也可以增强原子-声子相互作用,同样可以观察到反常声子阻塞效应。我们为实验观察声子阻塞现象提供了一个更加合理的方案。单声子量子技术在制作单声子逻辑器件,建立混杂量子网,及工程芯片上的量子装置中都有潜在的应用价值。综上所述,以上便是基于混杂光力系统的经典和量子调控的主要内容。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O431.2

【参考文献】