量子態(tài)的制備和重構(gòu)以及量子點(diǎn)系統(tǒng)中的慢光研究.pdf

1、本論文研究的內(nèi)容包括兩個(gè)大的方面的主題,第一部分內(nèi)容是量子態(tài)雙模 Wigner 函數(shù)的重構(gòu),兩原子的最大糾纏態(tài),腔場(chǎng)的糾纏相干態(tài),兩激子的最大糾纏態(tài)以及三激子的 W 態(tài)的制備.第二部分是在非對(duì)稱的雙量子點(diǎn)中電壓調(diào)控的慢光效應(yīng).主要研究成果包括: 1.態(tài)矢量及其表示不能直接測(cè)量,因此人們希望能通過(guò)一些可觀測(cè)量來(lái)重構(gòu)態(tài)矢量或它的某種表示.本文中研究了在兩個(gè)腔中的雙模量子態(tài)Wigner函數(shù)重構(gòu)的方案.得到了雙模腔場(chǎng)Wigner函數(shù)與原

2、子布居數(shù)之間的一個(gè)簡(jiǎn)單關(guān)系,利用微脈塞測(cè)量原子的布居數(shù),進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)值積分,我們就可以得到腔場(chǎng)的雙模 Wigner 函數(shù). 2.量子糾纏態(tài)的制備是量子信息科學(xué)中的一個(gè)重要課題,它可用于檢驗(yàn)量子力學(xué)的基本原理,而且也是實(shí)現(xiàn)量子通信的重要的量子信道.本文中研究了在空間上分開的兩個(gè)原子糾纏態(tài)的制備.得到了利用單光子干涉的方法,而不是通過(guò)兩個(gè)原子相互作用演化得到兩個(gè)原子的最大糾纏態(tài).與類似采用光子干涉方法得到原子糾纏的方案相比,我們

3、的方案具有以下兩個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):首先,不需要兩個(gè)單光子探測(cè)器同時(shí)探測(cè)到光子.其次,采用了自動(dòng)反饋的方法大大提高了成功的幾率.然后又研究了利用糾纏交換的方法,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的原子間糾纏的方案.這個(gè)方案是建立在當(dāng)前腔QED技術(shù)的基礎(chǔ)上.目前這個(gè)方案可以作為一種選擇來(lái)組建量子通信的量子網(wǎng)絡(luò). 3.研究了連續(xù)變量糾纏態(tài)的制備.首先考慮了三個(gè)二能級(jí)原子分別與三個(gè)相同的腔場(chǎng)大失諧色散的相互作用,得到了三個(gè)腔場(chǎng)的w型糾纏相干態(tài).然后又研究了一個(gè)人型

4、的三能級(jí)原子和單模腔場(chǎng)相互作用,同時(shí)受到一個(gè)外加經(jīng)典場(chǎng)的驅(qū)動(dòng),利用該相互作用我們可以制備腔場(chǎng)的相干態(tài)以及多種宏觀可區(qū)分態(tài)的疊加形式. 4.研究了在多量子點(diǎn)的腔QED系統(tǒng)里的激子動(dòng)力學(xué).首先,我們從理論上研究了激子聲子相互作用對(duì)單模腔中兩耦合量子點(diǎn)、三耦合量子點(diǎn)的影響,主要考慮了兩量子點(diǎn)之間的靜態(tài)的激子激子偶極相互作用與動(dòng)態(tài)的F<,o¨>rster相互作用.通過(guò)探測(cè)從腔內(nèi)泄漏的光子數(shù)來(lái)制備激子的最大糾纏Bell態(tài)和W態(tài).數(shù)值計(jì)算結(jié)

5、果表明,激子聲子相互作用、靜態(tài)的偶極一偶極相互作用都會(huì)降低糾纏態(tài)產(chǎn)生的幾率,而動(dòng)態(tài)的FiStster相互作用會(huì)增加產(chǎn)生糾纏態(tài)的幾率.我們的研究結(jié)果對(duì)以固體量子點(diǎn)為基礎(chǔ)的腔QED系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)激子的糾纏提供了一種方案. 5.研究了在非對(duì)稱的雙量子點(diǎn)中電壓調(diào)控的慢光效應(yīng).在非對(duì)稱的雙量子點(diǎn)中我們考慮橫向耦合和縱向耦合兩種耦合方式,利用雙量子點(diǎn)中電子的隧穿率代替EIT中的控制光,在雙量子點(diǎn)系統(tǒng)中得到了類似原子系統(tǒng)的EIT現(xiàn)象.理論分析了在不