固態(tài)光學(xué)微腔的實驗研究.pdf

1、量子計算是基于量子力學(xué)疊加性原理的一類新型的計算模型，它能夠解決一些經(jīng)典計算機無法有效計算的算法問題，具有重大的現(xiàn)實意義。最近十幾年內(nèi)，不斷有各種新的物理實現(xiàn)方案被提出來，其中基于腔量子電動力學(xué)(QED)的物理實現(xiàn)方案被認為是最有希望的一種實現(xiàn)手段之一，而高品質(zhì)因子的腔則是這一方案的關(guān)鍵技術(shù)。隨著微細加工技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)能夠制備出光波范圍的電介質(zhì)微腔。一類稱為耳語回廊(WG)模式的微腔擁有極高的品質(zhì)因數(shù)和小的模式體積，已經(jīng)被用于研究

2、光和物質(zhì)相互作用，實驗上已經(jīng)觀察到Purcell效應(yīng)和強耦合作用等許多腔量子電動力學(xué)現(xiàn)象，這類基本現(xiàn)象的出現(xiàn)是實現(xiàn)量子門的最關(guān)鍵節(jié)點?；赒ED實現(xiàn)量子門的技術(shù)難度相當高，目前，制備高品質(zhì)因子的光學(xué)微腔本身就是一個技術(shù)挑戰(zhàn)。 在參考了國際著名微腔研究組實驗方案的基礎(chǔ)上，搭建了我們自己的固態(tài)光學(xué)微腔實驗平臺建設(shè)?；谠撈脚_，已經(jīng)可以制備出大小品質(zhì)因數(shù)可控的高品質(zhì)因數(shù)微球腔，特別是完成了用于光學(xué)微腔耦合和測量的納米尺度的光纖錐及其測

3、量系統(tǒng)，并且掌握了在微球腔臨界耦合和品質(zhì)因子測量方面的基本技術(shù)。目前，這一技術(shù)已經(jīng)成為我們的低閾值微球腔激光器的主要輸出手段之一，為最終實現(xiàn)基于微腔QED的量子邏輯門在技術(shù)上鋪平了道路； 在主動微腔的研究中，已經(jīng)在實驗上觀察到摻稀土離子光學(xué)腔模發(fā)光調(diào)制現(xiàn)象，即Purcell效應(yīng)。這一實驗結(jié)果將微腔單光子源以及基于原子與腔強耦合的量子邏輯門研究向前進推進了一步； 在光學(xué)微腔本身光學(xué)性質(zhì)的研究方面，我們將光纖錐耦合器件引進到

4、六邊形沸石晶體微腔模式的研究中，首次在實驗上觀察到沸石晶體天然就存在類似微球腔的耳語回廊模式，證實了長期以來關(guān)于六角晶體存在WG模的理論預(yù)言，為光學(xué)微腔的模式理論提供了必要的對照。通過自己發(fā)明的寬帶光源光纖錐耦合測量透過譜技術(shù)，我們第一次直接觀測到沸石微腔多個六邊形耳語回廊模式分布的情況，證實了國外學(xué)者提出的理論預(yù)言，得到了國際上的認可和好評。 到目前為止的實驗結(jié)果表明，我們的微腔實驗平臺具有一定的通用性，以光纖錐耦合作為一種新