基于量子点—双模腔耦合系统的光开关和基本逻辑门

发布时间：2022-12-11 17:19

　　以全光信息处理为基础的超高速全光通信网络具有低能源消耗、大网络容量、高网络灵活性和可靠性等优点,成为推动新型网络发展的重要力量。同时在量子信息处理、量子网络等应用中的少光子层次上的全光开关和全光逻辑器件也吸引了人们的注意,成为近年来的研究热点。光与物质的非线性相互作用是设计复杂光子器件的物理基础。传统非线性作用需要较强的光强,不利于光子系统集成。对于少光子层次,理论上需要利用腔量子电动力学在全量子框架下研究光与物质的相互作用,分析耦合系统的量子态和非线性光学特性。实际制备中,微纳光子器件作为解决全光处理中器件集成化的关键而受到广泛关注。现阶段,微纳光子器件主要基于光子晶体、硅基波导、金属微纳结构、石墨烯、量子点、纳米线等新型材料体系。其中,基于量子点-微腔的耦合体系在量子通信、量子计算、量子光源等领域具有重大的应用潜力,成为少光子层次器件的一个主要组成部分。本文主要基于量子点-双模腔耦合系统,做了如下工作:1、提出一种基于量子点双模腔耦合系统,在低光子数状态实现光开关和逻辑门的新方案。理论上,通过两束正交的脉冲激光之间的干涉相消效应,选择脉冲激光的序列,可以实现对特定光模式的抑制。当将... 

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 量子电动力学发展历程和现状
    1.2 半导体量子点
        1.2.1 简介
        1.2.2 量子点中的激子
        1.2.3 量子点耗散动力学
    1.3 光子晶体
        1.3.1 简介
        1.3.2 光子晶体中的光学模式
    1.4 小结
    参考文献
第二章 光子晶体内的量子点
    2.1 自发辐射的运动方程
    2.2 量子力学主方程与量子轨迹法
    2.3 小结
    参考文献
第三章 基于光子偏振态的AND和OR逻辑门
    3.1 序言
    3.2 理论模型
        3.2.1 系统哈密顿量
        3.2.2 系统的能级结构与干涉相消
        3.2.3 系统模式转换时间
    3.3 基于干涉相消的开关效应
    3.4 基于串级系统的AND和OR逻辑门
        3.4.1 响应光的模式选择、“非”逻辑门
        3.4.2 “与”、“或”逻辑门
    3.5 小结
    参考文献
第四章 基于光子能量的OR和XOR逻辑门
    4.1 序言
    4.2 系统结构与哈密顿量
    4.3 基于光子数的OR和XOR逻辑门
        4.3.1 单激励情形
        4.3.2 双激励情形
    4.4 非理想误差对系统性能的影响
        4.4.1 耦合强度与腔模耗散速率对逻辑门性能的影响
        4.4.2 非简并双模对逻辑门性能的影响
        4.4.3 非对称量子点-腔耦合强度对逻辑门性能的影响
        4.4.4 量子点全消相对逻辑门性能的影响
    4.5 鲁棒性分析
    4.6 小结
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 工作展望
致谢
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本文编号：3719186