多能級原子系統中原子相干效應導致的量子特性研究

《多能級原子系統中原子相干效應導致的量子特性研究》是依託山西大學，由董雅賓擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多能級原子系統中原子相干效應導致的量子特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：董雅賓
• 依託單位：山西大學

項目摘要

量子信息科學是利用量子態作為信息載體，實現對量子信息的傳輸與調控，它在確保信息安全度和保真度等方面具有經典信息無法比擬的優越性。目前的研究表明，利用原子系統是實現對量子態操控與處理的有效方法之一，因為原子與光場相互作用產生的原子相干效應為實現量子信息在光場量子態與原子自旋量子態之間的傳遞提供了有效途徑。該項目擬在鹼金屬原子氣室中研究多能級原子系統在不同條件下的量子相干效應的變化，從而對不同能級結構的原子系統中原子特性變化以及光場傳輸過程中的特性變化進行討論，並尋求產生不同量子效應的量子相干條件，包括光的功率，偏振以及原子密度，原子基態相干時間，外加磁場的強度、量子極化指向等。最終獲得在原子系統中多通道量子糾纏特性的建立，尋求在多能級原子系統中實現多路光學開關和路由器的可能模型。

結題摘要

設計了一個方案並在實驗上通過使用兩套聲光調製器，實現了不改變光信號的頻率，而只改變光信號的相位，並可進行相位調製。相關成果已發表在2011年的《山西大學學報》（自然科學版）上。 研究了多能級原子系統中，反旋波項對原子量子特性的影響。相關成果已發表在2012年的Physical Review A上（SCI收錄）。 研究了三能級及四能級原子系統中的電磁感應光柵（EIG）現象，研究表明利用電磁感應光柵效應可以實現用微弱的控制光來開關和調製信號光，並且信號光的一級衍射效率接近正弦相位光柵的理論極限。相關結論已整理成文章，投稿到Chinese Physics B上，已接收。 根據理論研究的四能級原子系統中的電磁感應光柵（EIG）現象的相關研究成果，設計了一種全光開關方案並申請專利，目前正處於專利受理審核階段。 已將兩台連續可調諧半導體雷射器調試好，並將雷射器的頻率穩定到實驗需要的原子能級躍遷頻率上。 同時，搭建了實現量子糾纏的實驗光路，取得了一些結果。還在進一步最佳化實驗參數，準備將更好的實驗數據整理成文章。 此外，還搭建了三能級以及四能級電磁感應光柵的實驗光路，觀察到了原子系統中光與原子之間的量子相干效應而導致的電磁感應光柵以及全光開關現象，取得了一些結果。還在進一步最佳化實驗參數，準備將更好的實驗數據整理成文章。