江门升降车, 江门升降车出租, 江门升降车租赁   介绍了一些光学微腔-机械振子耦合系统理论研究中常用的一些理论基础和研究方法
来源: admin   发布时间: 2018-07-15   1298 次浏览   大小:  16px  14px  12px
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         江门升降车, 江门升降车出租, 江门升降车租赁   介绍了一些光学微腔-机械振子耦合系统理论研究中常用的一些理论基础和研究方法     本文将提出论文主要研究工作的理论模型,并结合旋转框架变换进行绝热近似,得到相互作用绘景下系统的有效哈密顿量。



      1-种实现光学微腔-机械振子量子态传输的理论模型,   在2015年,在提出了一种利用微腔-谐振子耦合实现远距离腔和谐振子间高效率的量子态传输的理论模型。此模型由一个远距离光学谐振腔和另一个微腔-机械振子耦合系统所组成。其中两个光学谐振腔彼此空间分离,腔-腔之间通过腔壁的泄露及法拉第隔离器实现单向光信号传输。利用该系统实现的量子态传输过程如下:初始时刻,第一个腔被激发,第二个腔及机械振子皆处于真空态。此后,第一个腔中的光子向信道泄漏,第二个腔俘获光子后,将其通过辐射压作用机械振子,以声子的形式存储在机械振子内。这样就实现了量子态从第一个光腔到机械振子的传输过程。在相互作用绘景下,该系统的哈密顿量可以表示.    其中为机械振子的固有频率,各自所加驱动场的失谐量,大小为驱动场频率减去腔场的频率,G为腔2与相连的机械振子的耦合强度。借助系统的哈密顿量,通过求解海森堡方程,得到腔场随时间变化的表达式.   接下来,通过数值求解经典朗之万方程,给出了此过程中量子态传输效率随各参数的变化关系,得到使得量子态传输效率最大化的参数取值为以及整个过程所经历的时长,并在此基础上作出了系统量子态传输过程随时间的演化关系图,并得到此时系统量子态的传输效率为99.4%。同时分析了从机械振子到腔1的反向传输过程,分析过程与正向过程类似,在此不作详细介绍。



     在系统的演化过程中,在高斯型脉冲控制场的作用下,腔1的布居单调渐进地趋向〇,谐振子的声子布居单调渐进地趋向丨,而腔2并没有被完全激发。最后,还对量子态的存储问题进行了研究。通过控制对微腔施加的脉冲驱动场的方式实现了对量子存储时长的控制。具体就是将光腔与机械振子的耦合强度表示为高斯型波包.      反映出量子态在机械振子中的存储过程,若考虑机械振子的衰减率约为900,则量子态传输效率约为96%,完成整个操作过程的时间约为74微秒。



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     光纤连接的远距离微腔-机槭振子耦合模型,     通过控制腔场泄漏率随时间演化,能够实现量子态在光学微腔与远距离机械振子间的高效率传输。然而,实现该方案的主要手段是利用腔壁的泄露,这必然导致一个非厄米的系统哈密顿量,因此,即使不考虑法拉第隔离器的衰减、谐振子的衰减,量子态的传输效率也不可能达到100%。此外,通过调控腔的泄漏率随时间变化来保证量子态的高效率传输,在实验中中较难实现。为此,本文提出光纤连接两个微腔-谐振子系统的方案。由于微腔-光纤耦合项是厄米的,如果忽略腔场真空泄漏率(使用高品质腔)、光纤衰减率及谐振子衰减率,系统的状态演化是幺正的,因此,本系统能够实现的量子态传输效率有望达到100%。本方案的实现是基于可调控的微腔-光纤耦合强度。实验结果己证明,利用光线锥与谐振腔进行耦合,耦合强度与二者的距离有关,距离越小,耦合强度越大,将微腔固定在步进为纳米级的三维移动平台上,可以实现微腔与光纤锥之间距离的精密控制。在实验上,本方案是可行的。微腔通过辐射压力与与其相连的机械振子耦合,腔场受激光场的驱动,腔与腔之间通过光纤连接。初始编码在机械振子1上的量子态可在一定操作时间后传输至机械振子。图中,两个机械振子通过辐射压耦合于两个空间隔离的光学微腔,每个腔都被施加了一个驱动场,两个腔通过光纤连接。其中光纤以光纤锥的形式与光腔发生倏逝耦合。初始时刻,量子态被编码在第一个机械振子上,通过该机械振子与光腔1之间的耦合实现能量从声子到光子的转换,接着通过光纤实现量子态在两个腔之间的传输,最后传输到与第二个光腔耦合的机械振子2上,完成整个量子态传输过程。此模型的优势在于:1、经由腔-光纤-腔的中介,很好的实现了能量从机械能到机械能的远距离传输过程;2、增加了一个实验中易实现的调控量子态传输过程的参量,即光腔与光纤的耦合强度,其由光腔与光纤锥的距离来控制,这使量子态传输过程更易于优化控制。




     光纤模的绝热剔除及系统有效哈密顿量;上述系统的整体哈密顿量,   腔-机耦合强度由腔场平均光子数决定,即而平均光子数由施加在腔场上的局域驱动场决定。因此,若驱动场脉冲为高斯脉冲,其半波宽是有限的,当驱动场强度&将至零时,腔机耦合强度降为零。基于上述描述,在整个量子态传输过程中,限定腔-光纤耦合强度满足如下形式,   即,在b时刻,打开腔-光纤-腔子系统的耦合,在&时刻,关闭腔-光纤-腔子系统的耦合,L和分别为腔1中施加的高斯型驱动场的有效相互作用时间和光纤与腔2的有效相互作用时间(在数值计算过程中,该时间取为腔1和腔2布居达到99.99%的时刻)。下面对腔-光纤-腔耦合子系统做绝热近似处理,对两个光腔和光纤构成的系统的哈密顿量,可得到一阶对易项.   腔-光纤腔的耦合等效成两个光腔直接相互作用,同时在新的框架下腔场与光纤的频率也相应的产生一定的移动,即交流斯塔克位移。






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