本文關鍵詞：二次型光機耦合的暗態(tài)構造和量子多體模擬　出處：《中國科學技術大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：光機振子系統通過光輻射壓力耦合光腔中光場和機械振子,近十多年來吸引了大量的關注,一方面是因為光機振子系統提供了一個可以在量子層面對機械振子進行精確操控的平臺,比如對振子的冷卻,制備非經典態(tài),這些都是量子信息和量子計算的基本要求。另一方面,光機系統可以復合各種各樣的物理系統,以研究或驗證各式各樣的量子現象。本文將分別探討單振子和多振子在二次型光機耦合系統中的物理過程,研究光機系統在量子信息和量子計算中的應用和多體系統的量子模擬。本文將主要分成三個部分,首先介紹研究背景,即光機振子系統的發(fā)展與研究現狀,然后是單振子的非線性暗態(tài),最后討論用振子一維鏈結構進行量子多體模擬。在第二部分我們考慮這樣的一個復合系統：機械振子與光腔形成二次型光機耦合,同時腔場與原子團的集體激發(fā)存在相互作用。因此機械振子和原子集體激發(fā)通過腔場間接連接,如果調整好系統的失諧量,使兩項相互作用剛好在腔場上形成干涉相消,則可以得到機械振子和原子集體激發(fā)之間的暗態(tài)。并且,由于相互作用強度能用系統的驅動光進行調節(jié),類似于原子體系里的拉曼絕熱轉移過程,我們可以完美地把振子上的量子態(tài)轉移到原子激發(fā)中,或者反過來。暗態(tài)的探測,則是通過分析腔場的出射譜,或者分析(類似于Electromagnetically Induced Transparency現象)探測光的透射率。對于系統的非線性暗態(tài),我們討論了它在量子信息上的應用,如信息的存取、壓縮等等,以及對系統的擴展等等。光機振子系統具有極強的擴展性,對系統進行擴展可以得到豐富的物理圖景,第三部分我們考慮N個光機振子系統組成的一維鏈,假設相鄰的腔場之間有隧穿,則振子和振子之間以腔場間接達成連接。通過大失諧條件絕熱消除掉腔場的影響,我們就可以得到N個振子組成的一維多體系統,除了含有玻色-哈勃模型的相互作用項外,還有一些特殊的項,如對隧穿作用和密度-密度相互作用。通過數值模擬可以驗證我們得到的有效哈密頓量。由于存在這些高階的相互作用,系統除了有Mott絕緣相和超流相之外,還有密度波相和超固相等有趣的相,通過調節(jié)驅動光強度即能得到相變。相比于光晶格系統,我們得到的這個擴展的玻色-哈勃模型中所有的相互作用強度都能非常靈活的調節(jié),因此可以改變隧穿系數的符號,我們就能研究系統兩項隧穿作用之間的競爭關系以及相應的相圖。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O43

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