纳米机械振子系统非经典特性的研究

发布时间：2022-02-21 02:02

　　目前有关量子纠缠态的制备、操控和在量子信息处理中的应用研究正在蓬勃发展。探索纳米尺度或者更大尺度结构的量子力学行为对理解宏观经典世界如何过渡到量子世界以及推进超灵敏探测技术的发展具有根本意义。机械振子由于具有高品质因子、高频率和小质量等优良的可调性能,使它在物理、电子、工程、生物、化学和医学等科学和技术领域引起了人们的广泛关注,而且它是研究宏观物体量子行为的理想选择。把机械振子冷却至基态附近后,机械振子与量子点、腔、原子、单电子晶体管等小量子系统耦合起来形成的电机械系统或腔光力系统可用于在宏观尺度上探测基本的量子定律,研究新奇的量子现象,如制备机械振子的压缩态、实现腔场与机械振子之间的纠缠等。这为将来的量子通信、信息传输等应用开辟了道路。在本文中,我们从理论上研究了在不同体系中如何制备和操控机械振子的非经典态,并讨论了如何利用机械振子对系统进行量子控制产生光子阻塞效应。首先,我们讨论了强库仑阻塞区域内在电子输运过程中如何把与耦合量子点发生电声耦合的机械振子制备到压缩态。在马尔科夫近似下利用二阶微扰理论绝热消除库算符,我们可以得到系统的主方程。通过调节门电压来控制量子点的能级结构,使电子... 

【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】：102 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 机械振子
        1.1.1 机械振子的量子化
        1.1.2 与机械振子耦合系统的研究进展
    1.2 腔光力系统中两种典型的耦合
        1.2.1 色散型耦合
        1.2.2 耗散型耦合
    1.3 本文的主要工作
第二章 与耦合双量子点体系作用的机械振子的正交压缩
    2.1 引言
    2.2 系统的描述
        2.2.1 系统的哈密顿量和主方程
        2.2.2 描述机械振子振动的约化密度矩阵的主方程
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 低温情况下的结果分析
        2.3.2 声子库对机械振子压缩的影响
    2.4 本章小结
    2.5 附录
        2.5.1 附录A：描述双量子点与费米电极、真空电磁场和环境的声子库的相互作用
        2.5.2 附录B：约化密度矩阵元的演化方程
第三章 纳米机械振子的声子模与腔模之间的纠缠制备及EPR操控
    3.1 引言
    3.2 系统和主方程
    3.3 腔模和声子模之间的纠缠
        3.3.1 仅有一个量子点处于光腔中
        3.3.2 两个量子点处于光腔中
    3.4 EPR操控
    3.5 本章小结
第四章 耗散型耦合腔光力系统中腔场与振子间的纠缠转化
    4.1 引言
    4.2 系统模型介绍
    4.3 腔与机械振子子系统的主方程
    4.4 弱耦合近似条件下两机械振子间的EPR纠缠
    4.5 中等强度耦合条件下两机械振子间的EPR纠缠
    4.6 本章小结
第五章 机械振子非线性相干态的制备
    5.1 引言
    5.2 系统的描述及主方程
    5.3 暗态
        5.3.1 声子数统计
        5.3.2 二阶相关函数
        5.3.3 Wigner函数
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3636268