腔光力系统中腔场涨落项的输出谱与机械振子间的量子关联
发布时间：2021-11-05 14:47
近年来,腔光力系统是量子光学以及量子信息领域中的重点研究对象之一,因为腔光力系统对超精密测量、灵敏传感器以及量子信息处理都有着重要的意义。在现有的理论以及实验研究状况下,本文研究了含有两个机械振子的腔光力系统,光腔与其中一个机械振子通过辐射压耦合,两个机械振子通过库仑作用相互耦合。首先讨论了腔场涨落项的输出谱,辐射压耦合比较小时,库仑耦合的存在造成谱的分裂,一个峰分裂成两个峰,随着库仑耦合的增加,峰值和两峰之间的距离变大;辐射压耦合较大时,谱线已分裂成两个峰,此时库仑耦合改变了峰值和两峰之间的距离。当两机械振子频率不同时,涨落项输出谱的峰会发生左移或右移,且随着两机械振子频率差值的增加,两峰值之间的距离也随之增加。其次讨论了两个机械振子间的纠缠和量子Discord,随着辐射压耦合强度的增加,不仅可以增强纠缠程度,也可以在较大的热声子数范围内观察到纠缠现象,同时辐射压耦合也增强了量子Discord现象。随着库仑耦合强度、驱动场强度的增加,热声子数的减小,纠缠现象和量子Discord现象逐渐增强;可以通过调节两机械振子的频率选取最佳量子关联现象;在基本相同的参数取值下,量子Discord演...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：34 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１涨落项输出谱随频率的演化，蓝色：￡ｐ?＝?３ｘｌ０３Ｗｍ，红色：￡ｐ?＝?６ｘ??１０３〇）ｍ，黑色：＝?８?ｘ?１０３〇）ｍ??
ｆ－ｉ６８）硕士学位论文??ＭＡＳＴＥＲ?Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??第三章腔场涨落项的输出谱??３．１系统模型??如图３．１所示，本文研究的腔光力系统［１４］为由一个固定的镜子和一个纳米机??械振子ＮＭＯｉ组成的高质量因子的法布里珀罗腔，其中带偏置电压＆的纳米机械振??子ＮＭＯｉ通过库仑力与带偏置电压－１／２的纳米机械振子ＮＭ０２相互作用。长度为Ｌ的??光力学腔由强度为ｂ的泵浦场驱动，输出场表示为ｆｍｔ。％和（？２分别为纳米机械振子??ＮＭ０；＾ｎＮＭＣ）２平衡位置的微小位移，ｒｏ为两个机械振子ＮＭＯｓ的平衡距离。??Ｌ?￣＂＂１?卜?￣￣１?丨一??■Ｉ丨，■丨＂丨？??＾?＼?：?！?Ｈ??ｌ！＿＿！？＿＿Ｊ?！??１?ｉ?；?：?ｉ??疇１?：??ｉ?Ｍ??ｆｉｘｅｄ?ｍｉｒｒｏｒ?ＮＭＯ，（Ｑｔ）?ＮＭ０２（Ｑ２）??图３．１腔光力系统模型??系统的总哈密顿量可表示为??Ｈ?＝?ｈ（ｊＤｃｄｆｄ?＋?＾?（ｐｘ２?＋?ｑｌ）?＋?＾?（ｐ｜?＋?ｑＤ?－?ｈｇａ＇ｆａｑ１?＋?Ｍｑ１ｑ２?＋??ｉｆｔ￡ｐ（ａｔｅ－ｌａ，ｐｔ?—?ａｅｌｗＰｔ）?（３．１）??我们以泵浦频率〇）ｐ为旋转框架，得到旋波近似后的哈密顿量为??Ｈ?＝?＾Ａｃａ＋ａ?＋?（ｐｘ２?＋?ｑｌ）?＋?ｑ｜）?－?ｈｇａｉａｑ１?＋?ｈＸｑ＾?＋?ｔｆｔｆｐ（ａ＋?－?ａ）??（３．２）??其中Ａｅ?＝?－?〇）ｐ为泵浦和腔场的失谐量，哈密顿量的第一项为腔场的自由哈??密顿量，第二，三项为两个纳米机械振子ＮＭＯｊＰＮＭＯｄ＾自由哈密顿量，ａｖ?（〇２分??别为两个纳米机械振子的频率，其纳米机械振子的质量为ｍｊｍｄ，坐
力系统相比，两机械振子间的库仑耦合也会间接影响腔场涨??落项的输出谱。??３．３．１两机械振子频率相同??我们首先假定两个机械振子ＮＭＯｓ，叫＝ｏｊ２?＝?〇＾和失谐量Ａ＝?。其它参数??取值为：?ｈ?＝?ｙ２?＝?０．２?ｘ?１０＿５〇）？！，?ｊｃ?＝?０＿２ｏ＞ｍ，元１?＝?ｎ２?＝?１０００，＾?＝?３?ｘ??ｌ〇－４ｃｏｍ，ｆ：ｐ?＝?３?ｘ?１０３ａ？ｍ〇??０．１５?｜??０．１０?－?－??Ｊ：［?Ｍ：??０．０?０．５?１．０?１．５?２．０??图３．２ＳａＱＵｔ（〇ｊ）在不同的库仑耦合下随频率的演化规律，蓝色：Ａ?＝?〇，红色：又＝??０．２〇）ｍ，黑色：Ａ?＝?０＿４〇）ｍ??由图３．?２可以观察到当辐射压耦合较小时，两机械振子间的库仑耦合强度为零??时，腔场涨落项的输出谱不存在分裂，为洛伦兹曲线，与图２．?１中的蓝色谱线相同。??库仑耦合存在时，腔场涨落项的输出谱发生分裂，左峰大于右峰，随着库仑耦合强??度的增加，峰值增加，两峰之间的距离变宽，与图２．１中较强的辐射压耦合对涨落??项输出谱的影响相同。这是因为库仑耦合的存在，导致第四个能级ｌＡ／．ｒｒ＾ｒ＾?＋?１＞被??弓丨入，如图３．?３所示，丨／Ｖ，７７＾，７７１２?＋?１＞将通过＋?ｌ，ｍ２＞与＋?１，７＾，７７１２〉发生间??接相互作用，在原先的基础上增加了耦合强度。当辐射压耦合较小时，腔场涨落项??的输出谱对两机械振子间的库仑耦合比较敏感。??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]用两耦合非线性振子模型研究量子纠缠和相干性[J]. 唐柱荣,阮小爽,陈耿祥,侯喜文. 原子与分子物理学报. 2016(05)
本文编号：3478002
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：34 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１涨落项输出谱随频率的演化，蓝色：￡ｐ?＝?３ｘｌ０３Ｗｍ，红色：￡ｐ?＝?６ｘ??１０３〇）ｍ，黑色：＝?８?ｘ?１０３〇）ｍ??
ｆ－ｉ６８）硕士学位论文??ＭＡＳＴＥＲ?Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??第三章腔场涨落项的输出谱??３．１系统模型??如图３．１所示，本文研究的腔光力系统［１４］为由一个固定的镜子和一个纳米机??械振子ＮＭＯｉ组成的高质量因子的法布里珀罗腔，其中带偏置电压＆的纳米机械振??子ＮＭＯｉ通过库仑力与带偏置电压－１／２的纳米机械振子ＮＭ０２相互作用。长度为Ｌ的??光力学腔由强度为ｂ的泵浦场驱动，输出场表示为ｆｍｔ。％和（？２分别为纳米机械振子??ＮＭ０；＾ｎＮＭＣ）２平衡位置的微小位移，ｒｏ为两个机械振子ＮＭＯｓ的平衡距离。??Ｌ?￣＂＂１?卜?￣￣１?丨一??■Ｉ丨，■丨＂丨？??＾?＼?：?！?Ｈ??ｌ！＿＿！？＿＿Ｊ?！??１?ｉ?；?：?ｉ??疇１?：??ｉ?Ｍ??ｆｉｘｅｄ?ｍｉｒｒｏｒ?ＮＭＯ，（Ｑｔ）?ＮＭ０２（Ｑ２）??图３．１腔光力系统模型??系统的总哈密顿量可表示为??Ｈ?＝?ｈ（ｊＤｃｄｆｄ?＋?＾?（ｐｘ２?＋?ｑｌ）?＋?＾?（ｐ｜?＋?ｑＤ?－?ｈｇａ＇ｆａｑ１?＋?Ｍｑ１ｑ２?＋??ｉｆｔ￡ｐ（ａｔｅ－ｌａ，ｐｔ?—?ａｅｌｗＰｔ）?（３．１）??我们以泵浦频率〇）ｐ为旋转框架，得到旋波近似后的哈密顿量为??Ｈ?＝?＾Ａｃａ＋ａ?＋?（ｐｘ２?＋?ｑｌ）?＋?ｑ｜）?－?ｈｇａｉａｑ１?＋?ｈＸｑ＾?＋?ｔｆｔｆｐ（ａ＋?－?ａ）??（３．２）??其中Ａｅ?＝?－?〇）ｐ为泵浦和腔场的失谐量，哈密顿量的第一项为腔场的自由哈??密顿量，第二，三项为两个纳米机械振子ＮＭＯｊＰＮＭＯｄ＾自由哈密顿量，ａｖ?（〇２分??别为两个纳米机械振子的频率，其纳米机械振子的质量为ｍｊｍｄ，坐
力系统相比，两机械振子间的库仑耦合也会间接影响腔场涨??落项的输出谱。??３．３．１两机械振子频率相同??我们首先假定两个机械振子ＮＭＯｓ，叫＝ｏｊ２?＝?〇＾和失谐量Ａ＝?。其它参数??取值为：?ｈ?＝?ｙ２?＝?０．２?ｘ?１０＿５〇）？！，?ｊｃ?＝?０＿２ｏ＞ｍ，元１?＝?ｎ２?＝?１０００，＾?＝?３?ｘ??ｌ〇－４ｃｏｍ，ｆ：ｐ?＝?３?ｘ?１０３ａ？ｍ〇??０．１５?｜??０．１０?－?－??Ｊ：［?Ｍ：??０．０?０．５?１．０?１．５?２．０??图３．２ＳａＱＵｔ（〇ｊ）在不同的库仑耦合下随频率的演化规律，蓝色：Ａ?＝?〇，红色：又＝??０．２〇）ｍ，黑色：Ａ?＝?０＿４〇）ｍ??由图３．?２可以观察到当辐射压耦合较小时，两机械振子间的库仑耦合强度为零??时，腔场涨落项的输出谱不存在分裂，为洛伦兹曲线，与图２．?１中的蓝色谱线相同。??库仑耦合存在时，腔场涨落项的输出谱发生分裂，左峰大于右峰，随着库仑耦合强??度的增加，峰值增加，两峰之间的距离变宽，与图２．１中较强的辐射压耦合对涨落??项输出谱的影响相同。这是因为库仑耦合的存在，导致第四个能级ｌＡ／．ｒｒ＾ｒ＾?＋?１＞被??弓丨入，如图３．?３所示，丨／Ｖ，７７＾，７７１２?＋?１＞将通过＋?ｌ，ｍ２＞与＋?１，７＾，７７１２〉发生间??接相互作用，在原先的基础上增加了耦合强度。当辐射压耦合较小时，腔场涨落项??的输出谱对两机械振子间的库仑耦合比较敏感。??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]用两耦合非线性振子模型研究量子纠缠和相干性[J]. 唐柱荣,阮小爽,陈耿祥,侯喜文. 原子与分子物理学报. 2016(05)
本文编号：3478002
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