內(nèi)腔多原子操控的腔量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、應(yīng)用磁光冷卻和俘獲技術(shù)將一個(gè)或多個(gè)原子確定性地長(zhǎng)時(shí)間控制并囚禁于光學(xué)腔中來(lái)研究原子與光場(chǎng)的相互作用，一直是腔量子電動(dòng)力學(xué)（QED）研究的主要方向和難題之一。這是由于相對(duì)于自由空間，光學(xué)腔與原子相互作用的量子效應(yīng)能通過(guò)原子與腔的不同耦合強(qiáng)度影響原子的自發(fā)輻射率。當(dāng)研究對(duì)象為單原子時(shí)，人們更關(guān)心強(qiáng)耦合區(qū)的單原子與場(chǎng)的相互作用，通常腔的精細(xì)度達(dá)幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)，單原子與單模腔場(chǎng)相互作用不僅可以用于演示基本的量子現(xiàn)象，也可以實(shí)現(xiàn)量子非破壞性的精密

2、測(cè)量，還可以通過(guò)操控腔內(nèi)單原子產(chǎn)生可控單光子來(lái)開展量子信息的存儲(chǔ)、傳遞、讀取等相關(guān)研究。兩個(gè)或更多數(shù)目的原子同時(shí)與光學(xué)腔內(nèi)模式相互作用可用于量子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、量子信息、量子模擬等方面的研究，但多原子與腔的耦合強(qiáng)度會(huì)因腔模體積的增加而很難保留在強(qiáng)耦合區(qū)。
　　本文主要內(nèi)容圍繞強(qiáng)耦合光學(xué)微腔內(nèi)單原子長(zhǎng)時(shí)間俘獲、探測(cè)成像系統(tǒng)的搭建，及一套用于腔內(nèi)多原子操控的腔QED系統(tǒng)的設(shè)計(jì)展開。我主要完成和參與的工作包括：
　?。?）光學(xué)微腔內(nèi)單原

3、子俘獲系統(tǒng)與探測(cè)成像系統(tǒng)的搭建。為了打破光學(xué)微腔正上方約6mm處原子團(tuán)自由下落穿過(guò)腔模的平均時(shí)間僅110μs的限制，我們沿腔軸方向搭建了魔術(shù)波長(zhǎng)933.9nm的光偶極俘獲光，同時(shí)搭建了1064nm波長(zhǎng)的遠(yuǎn)失諧光學(xué)阱及894nm波長(zhǎng)的成像系統(tǒng)，用于將銫原子團(tuán)由腔正上方的磁光阱中轉(zhuǎn)移到光學(xué)腔內(nèi)，以增加腔內(nèi)偶極阱俘獲到單原子的概率并延長(zhǎng)其囚禁單原子的時(shí)間。
　?。?）設(shè)計(jì)了一套臨界強(qiáng)耦合的腔 QED系統(tǒng)，包括真空室，腔支撐架，腔內(nèi)磁光阱