原子相干效應(yīng)中量子噪聲特性的研究.pdf

1、光與原子相互作用產(chǎn)生的原子相干效應(yīng)為量子計(jì)算和量子通信開(kāi)辟了新的途徑，是進(jìn)行量子信息存儲(chǔ)的重要途徑之一。近年來(lái)的研究表明，光是進(jìn)行量子信息傳輸和量子信息處理的可靠載體，但是由于其快速的傳播速度，它不適于進(jìn)行量子信息存儲(chǔ)。然而不管是傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)還是未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)，都需要一定的存儲(chǔ)空間，用來(lái)存儲(chǔ)有待處理的信息。目前國(guó)際上公認(rèn)，實(shí)物粒子如原子是理想的量子信息記憶單元，而原子與光場(chǎng)之間的相干相互作用，恰恰為量子信息由光場(chǎng)的量子態(tài)到實(shí)物粒子量子

2、態(tài)(自旋)的傳遞提供了有效途徑。因此通過(guò)光場(chǎng)與原子的相干作用實(shí)現(xiàn)光子與實(shí)物粒子之間量子態(tài)的傳輸、存儲(chǔ)和提取，將會(huì)對(duì)發(fā)展量子計(jì)算、量子通信具有重要意義。在量子信息的存儲(chǔ)和傳輸過(guò)程中，光場(chǎng)的量子噪聲將會(huì)對(duì)信息提取的信噪比產(chǎn)生一定的影響。如何抑制原子相干過(guò)程中量子噪聲對(duì)信息存儲(chǔ)和提取的影響，將對(duì)提高信噪比、確保信息安全以及提高信息容量等方面起到積極的推動(dòng)作用。另一方面，由于原子相干效應(yīng)介質(zhì)中較大的色散特性，對(duì)其作用場(chǎng)量子噪聲特性的研究，也間接

3、提供了一種測(cè)量激光場(chǎng)位相噪聲的方法。該論文討論了原子相干效應(yīng)介質(zhì)中與之作用的探測(cè)場(chǎng)的量子噪聲特性。結(jié)果表明，光與原子介質(zhì)的相干作用過(guò)程中其量子噪聲具有幾個(gè)特點(diǎn)：一、能把激光器的本征位相噪聲轉(zhuǎn)化為可測(cè)的強(qiáng)度噪聲，并且測(cè)量的操作簡(jiǎn)單，有望小型集成商品化；二、噪聲譜除了體現(xiàn)激光器的本征噪聲外，還攜帶了原子信息。這將對(duì)原子鐘，高精細(xì)譜分析，冷原子研究，未來(lái)的量子通信等有非常重要的意義；三、在共振相互作用和一定失諧情況下，量子噪聲能夠得到很好的抑

4、制。 本文主要介紹利用具有原子相干效應(yīng)的原子共振介質(zhì)和EIT介質(zhì)來(lái)研究半導(dǎo)體激光器的量子噪聲特性，其實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果定性吻合。主要內(nèi)容如下： 1：利用原子共振介質(zhì)和EIT介質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體激光器的噪聲特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 2：用頻率調(diào)制譜理論對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了定性解釋，在此基礎(chǔ)上利用全量子理論對(duì)其進(jìn)行了更詳細(xì)具體的分析。 在這些研究工作中，屬創(chuàng)新性的工作有三點(diǎn)： A：利用EIT介質(zhì)來(lái)研究半導(dǎo)體激光器的輸出噪