腔QED系统量子相变和拓扑性质的理论研究

发布时间：2021-10-22 12:44

　　凝聚态物理至今已经发展了半个多世纪,取得了很多惊人的成果,在生活中也有相当重要的应用。近年来,量子霍尔效应己经拓展到量子自旋霍尔体系、三维拓扑绝缘体、强关联电子体系。在凝聚态物理的研究对象中,强关联多体系统是其重要的模型之一,但是在实验上,其微观性质是很难获得的,所以,很多学者利用人工构建的模型来模拟凝聚态物理中的相关问题,同时在实验方面也取得了巨大的突破。例如,约瑟夫森结和光晶格束缚冷原子实验,然而其对于更小尺度的量子现象的观测依然存在的局限性,最重要的原因是实验模型较小的格点距离和较短的相干时间。因而,出现了大量的工作聚焦在利用耦合腔阵列系统来模拟量子多体现象。论文第一章介绍了量子信息的发展,以及目前量子信息领域的热门问题,同时介绍了量子光学的理论基础,并对本文应用的腔QED系统进行了介绍。第二章介绍了本文使用的研究方法及相关理论,第一部分为绝热剔除理论,第二部分和第三部分分别对BH哈密顿和量子相变进行了研究,在第四部分拓扑性质中,介绍了量子霍尔效应和拓扑性质。第三章是本文的重点章节,同时也是研究生期间的主要研究成果,既耦合腔频率转换系统中莫特绝缘-超流相变和拓扑性质的理论研究,对... 

【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省

【文章页数】：46 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

a图为普通谐振腔；b图为光学微腔Fig.1.1Theleftisrdinaryresonator;therightisopticalmicrocavity

ED 体系结构图：二能级原子通过耦合系数g偶极耦合与腔中的光子相互作用。的自发发射同时腔体以 速率衰减vityQEDStructuralDiagram:A two levelatominteractsviadipolegcouplingwiththecavity.Excitationsalostviaspontaneousemission atrate andcavitydecayatrate

[54]。图1.3 耦合腔列：一系列相互耦合的光腔。光子跳跃是由于相邻空腔的光模式的重叠而发生的。Fig.1.3Aarray ofcoupledcavitity.Photon hoppingoccursdueto theoverlap ofthe lightmodesofadjacentcavities.现在引入模式的产生算符 a 还有湮灭算符a ，那么场的哈密顿如下： RRRRCRRRCHaaaa 21221 （1.9）式中： R ——全部邻近的成对腔的求和； ——耦合参数。若 远远小于 1，那么在推导方程（1.9）的时候就可以忽略其相反旋转项，其中包含Wannier模式的两个产生算符或者两个湮灭算符的乘积。耦合参数 的表达式如下[52]： drrr R R RRRR 3（1.10）并且在特殊的模型中可以通过数值模拟得到它的值[55-56]。在推导方程（1.10）过程中，设全部的腔有一样的共振频率，而且 Wannier 模式 的交叠位置针对全部腔与腔之间的相互作用也都相同。那么通过实践过程中，对于腔列中通常会出现的一些无序的状态，共振频率和隧穿频率的值是不同的，对于这种无序的状态也一样引起了科学家们很大的兴趣。物理学家们近年来已经通过利用耦合腔阵列模拟量子相变进行了广泛的研究

【参考文献】：
期刊论文
[1]量子信息学——源自量子力学的第二次信息革命[J]. 张文卓.  大学物理. 2018(06)
[2]全球首条量子保密通信骨干网“京沪干线”具备开通条件[J].   中国产经. 2017(09)
[3]基于五粒子团簇态实现四粒子团簇态的概率隐形传态[J]. 臧鹏,宋若愚,蒋跃,易图林.  量子电子学报. 2017(04)
[4]量子信息与通信:科技竞赛新高地[J]. 唐琳.  科学新闻. 2016(05)
[5]利用三粒子纠缠态建立量子隐形传态网络的探讨[J]. 周小清,邬云文.  物理学报. 2007(04)
[6]一个改进的量子隐形传态回路[J]. 张晓明,解光军,肖晗.  量子电子学报. 2007(01)
[7]光子绝缘体[J]. 友清.  激光与光电子学进展. 1992(11)
[8]Nd玻璃微球腔的QED效应[J]. 吕宝龙,王育竹,黎永青.  量子电子学. 1992(01)

博士论文
[1]腔QED系统的量子关联和量子相变的理论研究[D]. 刘忠菊.大连理工大学 2011



本文编号：3451122