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回音壁微腔耦合系统光学性质的研究

柏江湘  
【摘要】:近年来,量子计算、量子信息处理等为信息社会提供了新的机遇和挑战。当前人们首先要考虑的是如何在实验上实现量子信息处理并使之应用于生活实际。理论和实验表明,基于腔量子电动力学(CQED)的半导体微腔量子点强耦合系统是最有可能实现量子计算机的方案之一,这是本论文的主要研究动机。 第一章简要介绍了量子点和腔量子电动力学(CQED)的基本知识。讨论了强耦合和弱耦合的定义,介绍了当前研究的主要微腔系统。并讨论了波导中光子的色散关系的线性化。 第二章用一种全量子理论方法研究了单波导、光学微盘腔与三能级量子点耦合系统的动力学过程,求出其耦合后的透射模和反射模的解析解。在实数空间里,我们得出透射光谱和反射光谱的数值解,结果显示,三能级系统比二能级系统耦合更为明显。 第三章研究了双波导微腔量子点系统动力学过程。量子点分别由基态、左圆极化激子态和右圆极化激子态构成,两简并回音壁腔模分别与左激子跃迁模和右激子跃迁模相耦合。同样求出了透射模和反射模的解析解并对其数值解作了详细的讨论。结果显示,我们可以通过设计微腔得到合适的微腔反向散射率,利用双模与量子点强耦合,就可以克服双激子能级精细结构的分裂(FSS)。 第四章研究了一回音壁光学腔模与腔边缘呼吸式机械振动模的纠缠以及两回音壁模之间的纠缠动力学过程并结出数值模拟。结果显示腔模之间的耦合加强,能够加强腔模间的纠缠,但会减小光模与机械模间的耦合,从而使光机械模纠缠减弱。光机械模的纠缠可发生在温度40 K以上,这比机械振子基态温度高出好几个数量级,说明此方案是实现高温纠缠的有效途径。


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