量子糾纏是量子力學(xué)最顯著的特征之一,是量子信息處理的基本資源。當(dāng)前,腔光力學(xué)是量子光學(xué)的前沿研究領(lǐng)域,腔光力學(xué)研究對(duì)象是輻射場(chǎng)與微機(jī)械振子耦合體系。利用腔光力系統(tǒng)不僅可以研究宏觀物體的量子特性,而且可以實(shí)現(xiàn)基于宏觀體系的量子信息處理。此外,利用光力耦合可以實(shí)現(xiàn)利用光場(chǎng)對(duì)機(jī)械振子的量子調(diào)控或者利用振子實(shí)現(xiàn)對(duì)光場(chǎng)的量子操控。本文主要研究耗散型腔光力系統(tǒng)的光場(chǎng)與振子的糾纏特性,并利用減光子操作實(shí)現(xiàn)振子的非高斯非經(jīng)典量子態(tài)。首先,我們研究了耗散腔光力系統(tǒng)的光場(chǎng)與機(jī)械振子間的糾纏特性。耗散腔光力系統(tǒng)中腔場(chǎng)的耗散系數(shù)隨振子位置的改變,從而形成振子與腔場(chǎng)間的光力耦合。利用系統(tǒng)的哈密頓量,我們推導(dǎo)出耗散腔光力系統(tǒng)的所滿足的線性朗之萬(wàn)方程,并由系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程求出體系的關(guān)聯(lián)矩陣,來(lái)討論耗散型腔光力系統(tǒng)腔內(nèi)光場(chǎng)與機(jī)械振子耦合的糾纏特性。我們發(fā)現(xiàn):耗散型腔光力系統(tǒng)在藍(lán)失諧和壞腔的條件下,腔內(nèi)光場(chǎng)與振子之間可以產(chǎn)生強(qiáng)的糾纏,它不同于色散型腔光力系統(tǒng)的性質(zhì),后者只在紅失諧且好腔情況下才會(huì)產(chǎn)生相對(duì)較弱的腔場(chǎng)與振子間的糾纏。這是因?yàn)樵谒{(lán)失諧條件下,對(duì)于耗散型腔光力系統(tǒng),即使光力耦合強(qiáng)度GK在很大時(shí)也能滿足穩(wěn)定性條件,從而可以產(chǎn)生較大的腔場(chǎng)與振子間的糾纏,而色散型腔光力系統(tǒng)光力耦合強(qiáng)度Gω很小時(shí)系統(tǒng)才滿足穩(wěn)定條件,其產(chǎn)生的糾纏也相對(duì)較弱。其次,我們還討論了在耗散型腔光力系統(tǒng)中光腔輸出場(chǎng)與機(jī)械振子間的量子糾纏。通過(guò)濾波函數(shù)選取具有一定線寬和中心頻率的特定輸出場(chǎng),討論其與振子間的糾纏。通過(guò)與腔內(nèi)場(chǎng)相比較發(fā)現(xiàn)此時(shí)在藍(lán)失諧和紅失諧區(qū)域,即使光力耦合強(qiáng)度Gκ比較小的情況下都可以產(chǎn)生較明顯的輸出場(chǎng)與振子間的糾纏;在腔內(nèi)只有在藍(lán)失諧下,且光力耦合強(qiáng)度Gκ很大時(shí),才產(chǎn)生較大的糾纏。最后,本文還研究了在耗散型腔光力系統(tǒng)中通過(guò)對(duì)輸出光場(chǎng)作減光子操作從而獲得機(jī)械振子的非高斯非經(jīng)典的量子態(tài)。利用振子條件態(tài)的Wigner函數(shù)來(lái)討論其量子態(tài)的非經(jīng)典性,我們發(fā)現(xiàn)在一定的參數(shù)下,Wigner函數(shù)有負(fù)值出現(xiàn),說(shuō)明所得到的振子量子態(tài)呈現(xiàn)非高斯非經(jīng)典性。
【學(xué)位單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O413.1;O431.2
【部分圖文】：

圖２．１光腔與機(jī)械振子的純色散（純耗散）耦合產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)糾纏，在取不同的耦合系數(shù)時(shí)失諧△變化情況，分別對(duì)應(yīng)圖（ａ）和（ｂ）。其中耗散的情況下的色散的情況下＝０．００１％，其他參數(shù)取值相同為：＇＝０．００１％，＾邋＝０逡逑本章節(jié)根據(jù)腔光力系統(tǒng)的糾纏公式用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值分析和作圖，研究腔光場(chǎng)與機(jī)械振子間的純耗散耦合導(dǎo)致的關(guān)聯(lián)糾纏，并與相對(duì)應(yīng)的純色散耦合導(dǎo)１１逡逑

ＭＡＳＴｌ：Ｒ＇Ｓ＇ｌｉｌｌ：Ｓ｜Ｓ逡逑的關(guān)聯(lián)糾纏進(jìn)行對(duì)比。圖２．１展示了給定光力耦合系數(shù)ＧＪＧＪ在不同的取值下，逡逑腔內(nèi)光場(chǎng)與機(jī)械振子的純耗散（純色散）耦合導(dǎo)致的關(guān)聯(lián)糾纏隨失諧Ａ變化情況。逡逑圖（ａ）從左往右看可以發(fā)現(xiàn)：純耗散（６＾＝０）耦合導(dǎo)致的關(guān)聯(lián)糾纏隨著失諧的減小，逡逑呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，在（Ａ？－？ｍ／２）達(dá)到最大值。從下往上容易觀察到：逡逑隨著純耗散光力耦合系數(shù)的NB增大，糾纏也隨之提高，同時(shí)出現(xiàn)糾纏的區(qū)域在逡逑減小。在（＾＝１＝１０％時(shí)，糾纏達(dá)到最大值，然而繼續(xù)增加的值，穩(wěn)定的糾逡逑纏就不存在了。這主要是由于穩(wěn)定性條件所決定的。圖２．１（ｂ）中展示了光腔與機(jī)逡逑械振子間純色散（（＾＝０）耦合導(dǎo)致的糾纏也是隨著色散光力耦合系數(shù)的增大而提逡逑１．０－１——■——Ｉ——＇——！——■——Ｉ——■——Ｉ——■——逡逑；＼邐ＧＫ＝°－ｌｆｆｌｍ邋＇逡逑０．８－邐：邐－邐ＧＫ＝１．０（0ｍ邋－逡逑？｜邐＼邐＼邐ＧＫ＝５－°？ｍ邐■逡逑０．６－邐＼邐Ｇ＾ｌＯ．Ｏｍ＾邋．逡逑＾邋＇邋１邋＼邋＼邐＇逡逑ＣＯ逡逑０．４－邐－逡逑？邋＼邐＿逡逑邐邐逡逑00邐－１邋丨．７￣￣＿；：二￣｜￣—？邐■丨邐ｔ邐邐邐？—＿＝逡逑０邐２０邐４０邐６０邐８０邐１００逡逑（ａ）耗散逡逑Ｉ邐ｉ邐１邐Ｉ邐１邐Ｉ邐■邐Ｉ邐１逡逑0６邐Ｇｒａ＝０．００００１ｃａｍ逡逑—Ｇｒａ＝０．０００１ａ）ｍ逡逑Ｇａ＝０．０００５ｃ0ｍ邐■逡逑0．４邋－邐—Ｇ＾Ｏ－００１＾邋［＿逡逑０．２邋－邐－逡逑■逡逑

腔光力系統(tǒng)的糾維隨tk,G},rra變化情冼0其中Y}pi

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