綴飾態(tài)表象下光子回波的動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、進(jìn)入新世紀(jì)，光與物質(zhì)相互作用的量子特征將成為信息科學(xué)中的基本問題，這其中一個(gè)更基本的問題是探索新的技術(shù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意量子態(tài)的存儲(chǔ)和提取，而對(duì)于量子態(tài)存儲(chǔ)和提取主要依賴的理論依據(jù)之一是瞬態(tài)相干光學(xué)過程中的光子回波。在目前人們已進(jìn)行的研究基礎(chǔ)上，為更進(jìn)一步將光子回波技術(shù)應(yīng)用于光量子信息存儲(chǔ)，我們從量子干涉角度來分析光子回波的量子信息存儲(chǔ)和提取信息的動(dòng)態(tài)過程，利用綴飾態(tài)理論對(duì)二能級(jí)體系的光子回波機(jī)理進(jìn)行了詳盡的分析，并且從理論上分析了采用Sta

2、rk啁啾快速絕熱跟隨技術(shù)來實(shí)現(xiàn)光子回波。論文主要分為三部分： 第一部分、二能級(jí)體系中的量子力學(xué)描述 采用全新的表述方式——用綴飾態(tài)表象的波函數(shù)來表述裸態(tài)系統(tǒng)的變化規(guī)律——給出了原子系統(tǒng)部分基本物理量的表述形式，如躍遷幾率、密度矩陣元、布洛赫矢量等。從這些全新的表述形式中，挖掘出了更深層的物理內(nèi)涵。最后，用這種方式分析了常見的π脈沖、2π脈沖以及π/2脈沖的物理機(jī)制。 第二部分、分析Stark啁啾快速絕熱跟隨技術(shù)的

3、物理思想 采用了能級(jí)交叉技術(shù)和綴飾態(tài)理論分析了Stark啁啾快速絕熱過程，該過程使用了兩束激光脈沖：一束是近共振的泵浦脈沖，把粒子從基態(tài)驅(qū)動(dòng)到激發(fā)態(tài)；另一束為遠(yuǎn)離共振的強(qiáng)Stark脈沖，移動(dòng)著能級(jí)｜1〉和｜2〉，形成了透熱態(tài)能級(jí)的兩個(gè)交叉點(diǎn)。通過選擇兩脈沖之間的不同延遲時(shí)間和泵浦場(chǎng)躍遷的不同凈失諧量△，將在能級(jí)之間產(chǎn)生不同的布居轉(zhuǎn)移情況：①當(dāng)Δ≠0，適當(dāng)選擇脈沖延遲時(shí)間，使得一個(gè)交叉點(diǎn)附近進(jìn)行絕熱演變，另一個(gè)交叉點(diǎn)附近進(jìn)行透熱演

4、變，這樣一個(gè)絕熱一透熱的過程實(shí)現(xiàn)了兩能級(jí)之間粒子布居的完全轉(zhuǎn)移；②當(dāng)Δ=0，通過數(shù)值計(jì)算得出，采用半－SCRAP技術(shù)此時(shí)將在二能級(jí)系統(tǒng)中形成穩(wěn)定的最大相干疊加態(tài)，并且其穩(wěn)定性不隨泵浦場(chǎng)和Stark場(chǎng)峰值強(qiáng)度的變化而變化。 第三部分綴飾態(tài)表象中光子回波的動(dòng)態(tài)分析以及利用絕熱跟隨技術(shù)來實(shí)現(xiàn)光子回波 在這部分，利用第二章推導(dǎo)的綴飾態(tài)理論，以全新的表示方式詳盡地分析了高斯脈沖作用下的光子回波過程，對(duì)光與原子相互作用過程給出了清晰

5、的物理描述。利用布洛赫矢量方法討論了光場(chǎng)與原子系統(tǒng)相互作用中的動(dòng)態(tài)過程。分別討論了以下三種情況：①完全共振時(shí)，整個(gè)過程進(jìn)行的都是解析分析，對(duì)光子回波過程中信息的寫入和讀出的演化經(jīng)過都給出了清晰的物理解釋；②存在凈失諧量時(shí)，通過數(shù)值計(jì)算和數(shù)值模擬，得出：在入射脈沖面積不變的情況下，光子回波的強(qiáng)度會(huì)減小，并且會(huì)隨著失諧量的增加而越來越小，直至不會(huì)出現(xiàn)光子回波；③從理論上數(shù)值分析了利用絕熱跟隨技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)光子回波，利用該技術(shù)，無需考慮入射脈沖