基于微腔--機械振子耦合的量子態(tài)傳輸理論研究.pdf

1、近年來，光機量子系統(tǒng)成為一個新興的研究領(lǐng)域，其量子特性及其在量子信息中的應(yīng)用成為研究熱點。光機量子系統(tǒng)的主要組件為光學(xué)諧振腔和納米機械諧振子，二者通過輻射壓相互耦合。一方面，光學(xué)諧振腔通過光子的輻射壓力驅(qū)動機械諧振子，另一方面，機械諧振子的位移影響腔的幾何尺寸，進而改變腔的固有頻率。眾所周知，腔QED系統(tǒng)在量子信息學(xué)中有重要的應(yīng)用，可以實現(xiàn)量子信息的長時間存儲、遠(yuǎn)距離傳輸以及非局域量子信息處理，具有高Q值、高相干性等特點，而納米機械諧振

2、子在超高精密檢測中有重要應(yīng)用，具有靈敏度高、可操作性好等特點。利用量子化光學(xué)微腔與機械諧振子的有機結(jié)合以及聲子與光子的有效轉(zhuǎn)換，可以實現(xiàn)納米機械運動的遠(yuǎn)程量子檢測和量子信息的遠(yuǎn)距離傳輸。包含聲子、光子、原子或約瑟夫森節(jié)等多種類量子比特的混合量子接口的制備及其傳輸特性是光機量子系統(tǒng)的重要研究方向。本文主要研究了光纖連接的兩個遠(yuǎn)距離光機系統(tǒng)間的量子態(tài)傳輸特性。
　　本文建立了光纖連接的兩個遠(yuǎn)距離腔-機耦合模型，與已有的模型相比，本模型

3、有以下優(yōu)點:第一，用雙向傳輸光纖連接兩個遠(yuǎn)距離光學(xué)微腔，與很多依賴于自由空間中光信號傳輸或光隔離器的方案相比，這種耦合可以保證任意一個光機系統(tǒng)都可以作為量子態(tài)的發(fā)出端和接收端;第二，由大失諧條件，絕熱剔除光纖模，獲得以光纖為媒介的遠(yuǎn)距離腔-腔耦合的有效哈密頓量。由郎之萬方程研究給定耦合參數(shù)值下的兩個遠(yuǎn)距離諧振子間的量子態(tài)傳輸效率。研究結(jié)果表明，在確定的操作時間內(nèi)，不考慮耗散效應(yīng)，系統(tǒng)量子態(tài)傳輸效率可以達(dá)到最大值100％。增加腔-光纖耦合