二维耦合腔阵列中单光子传输特性的理论研究

论文摘要

近几年来,随着量子网络的迅猛发展,很多单光子层面的量子光学器件因此而产生,尤其是在量子路由器方面。因为它是量子网络的核心组分之一,科学研究者们在实验和理论上提出了一些方案来实现量子路由器。耦合腔阵列是由一组低损耗腔组成,光子会在腔与腔之间发生隧穿,其非线性色散关系会导致新的物理现象产生。耦合腔阵列已经成为量子光学中非常重要的模拟工具,它为光与物质的相互作用提供了一个可靠的实验平台。因此,我们主要是基于腔阵列来研究单光子散射的传输特性。本文将以两种不同的理论模型展开。第一种理论模型是研究两个散射器在T-型耦合腔阵列中周期性地调控单光子的传输特性,解析得到了单光子的反射率、透射率和转移率,并探究了第二个原子的位置和耦合强度对于单光子散射的相干控制。结果显示单光子的转移率会随着第二个原子的位置而发生显著地变化,并且当第二个原子处于某一位置时单光子的转移率最大值可达到1,这突破了以往路由器的限制。第二个原子与腔之间的耦合强度会正向地影响单光子反射率和转移率的谱宽。而对于转移率,耦合强度对于单光子转移率的影响根据原子位置的不同而呈现不同的规律。第二种理论模型是在耗散情况下研究单光子在X-型耦合腔阵列的传输特性。利用准玻色子方法来研究环境对于体系的影响,它的本质是消除环境的自由度并且用有效的哈密顿量来重新描述环境的影响。当环境与体系之间存在弱耦合时,我们可以把环境对于体系的影响看作是一个常数,准玻色子方法可以简化计算。解析得到了单光子的反射率、透射率以及转移率的表达式,研究了耗散对于单光子相干控制的影响。结果显示当单光子的入射能量与原子的跃迁能量共振时,腔耗散可以明显地减少总的转移率并且会提高单光子在耦合腔阵列中的概率。在大失谐处,单光子可以被完全限制在耦合腔阵列的入射通道中,腔的弱耗散对单光子的全透射几乎没有影响。另外,耦合强度也会影响单光子量子路由器的工作性能。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 史云霞

导师: 谭磊

关键词: 单光子,路由器,散射器,量子网络,耦合腔阵列,型三能级原子

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 兰州大学

基金: 国家自然科学基金(No.11274148和No.11874190)

分类号: O413;TN91

总页数: 45

文件大小: 3152K

下载量: 26

相关论文文献

• [1].高性能单光子探测技术研究进展[J]. 中国基础科学 2020(01)
• [2].单光子卫星的量子通信噪音影响与干扰问题[J]. 信息系统工程 2016(12)
• [3].基于单光子检测的无线光通信关键技术[J]. 军事通信技术 2015(03)
• [4].单光子探测技术[J]. 物理学进展 2010(03)
• [5].基于信道容量的单光子探测研究[J]. 光通信技术 2010(03)
• [6].单光子捕获概率仿真计算方法的研究[J]. 微计算机信息 2009(04)
• [7].单光子干涉和纠缠测量[J]. 激光杂志 2018(06)
• [8].超导纳米线单光子探测器件的单光子响应[J]. 科学通报 2009(16)
• [9].我国单光子探测器探测效率超百分之九十[J]. 河南科技 2019(26)
• [10].基于噪声平衡抑制的近红外单光子高速探测方法[J]. 红外与毫米波学报 2016(05)
• [11].基于热敏超导边界转变传感的单光子探测技术[J]. 物理学进展 2010(04)
• [12].超短光脉冲波形对门模单光子探测的影响[J]. 光子学报 2009(09)
• [13].单光子测距回波特征研究与仿真[J]. 电光与控制 2016(01)
• [14].单光子雪崩二极管探测系统测试与设计分析[J]. 半导体技术 2010(08)
• [15].一维耦合共振波导中单光子的传输[J]. 首都师范大学学报(自然科学版) 2015(05)
• [16].宣布式可控波形单光子的产生和应用[J]. 中国科学:信息科学 2014(03)
• [17].空间目标单光子探测建模及实验验证[J]. 科学技术与工程 2010(30)
• [18].超导单光子探测器件直流特性研究[J]. 低温与超导 2008(12)
• [19].单光子探测峰值扫描法高精度光纤传输时间测量研究[J]. 中国激光 2015(05)
• [20].基于单光子探测的超声空化强度测量方法[J]. 仪表技术 2015(06)
• [21].单光子波长调制吸收光谱用于1.5μm激光器的波长锁定[J]. 物理学报 2012(10)
• [22].超导纳米线单光子探测器动态电感研究[J]. 低温与超导 2012(11)
• [23].3,6-和2,7-咔唑衍生物单光子和双光子吸收性质的理论研究[J]. 高等学校化学学报 2010(01)
• [24].基于互认证的三维单光子量子安全直接通信[J]. 中南大学学报(自然科学版) 2009(S1)
• [25].量子密钥分发用门模单光子探测的仿真和实验[J]. 黄石理工学院学报 2008(04)
• [26].基于微通道板的单光子激光测高技术研究[J]. 光学学报 2018(12)
• [27].超导纳米线单光子探测器偏置电源系统设计[J]. 太赫兹科学与电子信息学报 2016(04)
• [28].美国科学家开发出采用单光子上转换器的红外光谱仪[J]. 红外 2010(05)
• [29].单光子同步探测中的后脉冲特性分析[J]. 测试技术学报 2008(06)
• [30].发射单光子计算机断层扫描在关节置换感染翻修中的应用价值[J]. 中国骨伤 2015(03)

标签：单光子论文;  路由器论文;  散射器论文;  量子网络论文;  耦合腔阵列论文;  型三能级原子论文;