多光子干涉與量子棘輪效應.pdf

1、光學是物理學中一個很重要的分支，它既具有巨大的實用價值，又對整個物理學理論的發(fā)展起到了很大的推動作用。目前光學的整個體系中既包含有以經(jīng)典電磁波理論為基礎(chǔ)的波動光學，又包含有以量子理論為基礎(chǔ)的量子光學。在量子光學中光子干涉處于一個很重要的位置。量子光學領(lǐng)域中的巨擘Mandel認為光的干涉本質(zhì)是光子的來源或者路徑存在著內(nèi)在的不可區(qū)分性而導致的物理反映，它是光的量子本性的重要體現(xiàn)，同時也為很多技術(shù)應用提供了基礎(chǔ)。在本篇論文中我們將對多光子干涉

2、進行分析。
　　 棘輪效應是一個很奇特的現(xiàn)象。它是指粒子在沒有平均偏置力的作用下而出現(xiàn)了定向運動。這是一個十分獨特的粒子輸運方式。在微小的尺度下面實現(xiàn)棘輪效應，或者說是制造出以棘輪效應為基礎(chǔ)的介觀或微觀的器件，將對工程技術(shù)的發(fā)展和應用產(chǎn)生巨大的變革作用。目前人們對棘輪效應的研究已經(jīng)有了很多的成果，但離真正地實用化目標還有很大距離。在棘輪效應的研究中還有很多基礎(chǔ)性的工作需要去做。在本篇論文里我們也將介紹一些我們在棘輪效應的研究中所

3、做的一些工作。因而本篇論文的主要內(nèi)容包括以下幾個部分：
　　 1，多光子Hong-Ou-Mandel干涉的時域單模近似分析法。
　　 我們以自發(fā)參量下轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的參量光場為光源，針對Hong-Ou-Mandel型干涉過程進行分析。在一定的條件下，參與干涉的光子波包可以近似理解為具有單一的頻率但又以一個波包的形式存在于時間域中。分析Hong-Ou-Mandel干涉時，可以根據(jù)兩個光子波包在時間域的波函數(shù)之間的交疊關(guān)系，把情況

4、分為兩個波包不可區(qū)分和可以區(qū)分兩種，然后把每種情況下干涉會出現(xiàn)的結(jié)果分析出來，最后將兩種情況下的結(jié)果混合起來就能得到最終的干涉結(jié)果。依據(jù)這一方法分析光子干涉時，過程變得簡單，思路變得清晰，在不丟失物理本質(zhì)的同時又很容易地獲得了結(jié)果。
　　 2，Hong-Ou-Mandel型干涉中的量子拍頻現(xiàn)象的分析。
　　 對Hong-Ou-Mandel型干涉裝置加以適當?shù)淖儞Q就可以觀察到量子拍頻的現(xiàn)象。與單純的Hong-Ou-Mand

5、el干涉相比，能夠出現(xiàn)拍頻的干涉可以更好地提高對光子間時間間隔的分辨。我們同樣地采用時域單模近似的分析方法，對以自發(fā)參量下轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的參量光場為光源的拍頻干涉進行了分析，對干涉中的拍頻結(jié)果給予了精確的描述。
　　 3，雙delta-kicked型的量子棘輪模型。
　　 我們在別人工作的基礎(chǔ)上構(gòu)造出了雙delta-kicked型的量子棘輪系統(tǒng)模型。我們將對此模型的由來和構(gòu)造方式進行較為詳細的介紹，并把我們的模型與別人的模型進

6、行比較。我們的工作為量子棘輪效應的實現(xiàn)提供了一個理論方案。
　　 4，delta-kicked模型中香農(nóng)熵的研究。
　　 我們對delta-kicked模型中kicked粒子的香農(nóng)熵的演化進行了研究，發(fā)現(xiàn)了粒子的香農(nóng)熵的演化與棘輪效應以及量子共振之間的關(guān)系，并且從能量的角度對一些結(jié)果進行了分析。
　　 5，以delta-kicked模型為基礎(chǔ)的Parrondo游戲。
　　 棘輪效應中存在著流逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。我