23578.耦合原子腔光機械系統(tǒng)中量子效應的理論研究

1、博士學位論文耦合原子腔光機械系統(tǒng)中量子效應的理論研究Theoreticalstudyonthequantumeffectsofoptomechanicalsystemcoupledwithatoms作者姓名：學號：指導教師：學科、專業(yè)：完成日期：韓燕11102009周玲教授理論物理2014年5月大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學博士學位論文摘要近幾年來，腔光機械系統(tǒng)引起了人們廣泛的關注和極大

2、的興趣。在共振腔中，受輻射光壓驅(qū)動的機械振子在本征頻率附近振動，從而改變了腔模的頻率，引起了光學自由度和機械自由度的耦合，我們把這種具有互相調(diào)制和耦合作用的系統(tǒng)稱為腔光機械系統(tǒng)(或者光力系統(tǒng))。隨著納米科學以及半導體工業(yè)在材料及工藝上的不斷進步，超敏感的機械振子的尺寸可以達到微米及納米尺度。因此該系統(tǒng)在位移測量和質(zhì)量探測等高精度測量有著重要的應用；并且該系統(tǒng)有助于我們認識經(jīng)典物理與量子力學交界處的物理現(xiàn)象。另外，耦合原子、電子或量子點的

3、腔光機械混合系統(tǒng)有利于控制腔光機械系統(tǒng)、檢驗基本的量子定律和研究介觀或宏觀物體的量子效應，例如制備機械振子的壓縮態(tài)、糾纏態(tài)和疊加態(tài)等。本文在理論上主要研究了原子與光機械腔耦合的混合系統(tǒng)中的量子效應，以期通過原子的輔助作用提高輻射光壓效應和機械振子的壓縮性、研究微觀原子的相干性與介觀(宏觀)物體糾纏的關系，研究表明原子的相干性可以誘導兩個腔模以及兩動鏡子分別產(chǎn)生糾纏，有效地抵制環(huán)境熱噪聲對機械振子壓縮態(tài)的影響和控制兩模腔之間的態(tài)轉(zhuǎn)移。全文

4、共有六章，其中第N第六章是我們的主要研究工作，具體內(nèi)容安排如下：第一章介紹了本文的研究背景及研究意義，概述幾種典型的腔光機械系統(tǒng)，介紹了輻射壓力的本征模理論、腔光機械系統(tǒng)的本征態(tài)及其研究現(xiàn)狀。最后給出本論文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排。第二章簡單介紹有關腔光機械系統(tǒng)的基礎知識，主要包括振子庫、光腔與機械振子之間的線性耦合和平方耦合。然后，介紹了原子與光場相互作用和電磁誘導透明等量子基礎知識和處理方法包括量子朗之萬方程、腔場的輸入輸出理論。第

5、三章提出利用原子的能級相干性制備雙糾纏態(tài)的理論方案。我們考慮受經(jīng)典場驅(qū)動的兩模腔光機械系統(tǒng)與級聯(lián)型三能級原子的相互作用，可以得到兩個動鏡子的糾纏；此外也可以實現(xiàn)兩模腔場的糾纏。最后，我們討論了腔場的輸出壓縮，入射原子的初態(tài)對輸出壓縮譜的影響。第四章主要討論了二能級原子系綜如何影響腔光機械系統(tǒng)中的類似電磁誘導透明。首先分析了耦合原子的腔光機械系統(tǒng)中腔模，機械模及原子的動力學演化，我們發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)原子的數(shù)目，可以有效地調(diào)節(jié)透明窗口的寬度。此