《混合腔光機械系統量子效應及其操控的理論研究》是依託大連理工大學,由周玲擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：混合腔光機械系統量子效應及其操控的理論研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周玲
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光與機械振子相互作用系統，不僅涉及量子力學基本問題，而且能夠作為量子感測器、信息控制、量子門操作等重要量子器件，因此對該系統的研究具有重要意義，近年來受到人們特別的關注。本項目擬以原子參與的腔光機械混合系統為對象，研究開放巨觀（介觀）系統的穩定非經典純態，提出完備的處理非線性問題的理論方法。深入研究增強非線性的機制,力圖找到解決有效耦合增強的可行方案。探索通過對原子的操縱來控制信息的交換。研究耦合腔光機械系統的同步效應，同步與糾纏的關係，提出判斷或度量同步的方法。研究耦合腔光機械系統進行量子信息的傳輸、門操作等重要過程。通過本項目的實施，較為全面系統地研究光機械系統作為量子器件的各類問題，期待能夠為光機械量子器件的套用提供理論指導。
結題摘要
光力系統可將不同頻率的場，用非線性的方式耦合起來，使得其在量子精密測量，量子控制，量子門操作等方面，具有潛在的套用價值，是一種重要的量子器件，因此對該系統的研究具有重要意義。光力系統的弱耦合使得其非線性的利用成為障礙，我們研究了腔光力系統非傳統的非線性增強問題，利用相干相消的思想，在兩個方案中，發現能夠實現理想的光子禁閉，並利用這一性質提出了實現量子二極體的方案，在特定條件下系統呈現出類似電容的充電和放電效應；我們還研究了利用光力系統的禁閉，來實現單光子的四端路由的途徑。 光力系統在量子控制以及微波探測方面的具有潛在套用價值，我們提出了光力系統多路徑的光子-聲子轉換方案，給出了一個提高微波量子照明的信噪比的辦法。針對耦合的光力系統，我們研究了一個可實現量子三極體的方案，還研究了兩個耦合腔光力系統的經典同步、量子同步與糾纏的關係，結果表明兩個振子糾纏和同步沒有確定的關係。 本項目的一大亮點在於我們率先研究了光力系統的非馬爾科夫動力學及其套用，在單光子弱耦合條件下，我們發展了一種解析的方法，將腔場與振子的非馬爾可夫記憶效應對系統的影響同時考慮進來，發現當超過某個特定閾值的時候，震盪記憶的束縛態將會在經典的腔場中形成，因此腔場與振子的糾纏可在熱環境中存活下來；我們提出了利用非馬爾科夫環境來進一步冷卻振子，逼近基態；而利用非馬爾科夫環境可以降低振子的噪聲，從而對於弱力探測起到正面積極的作用。我們最近的一個研究工作，指出了非馬爾科夫環境的實驗中，振子可以具有更好的噪聲壓縮效果。這些工作系統全面地研究了光力系統的性質，覆蓋了計畫書中的研究內容，對於這一量子器件的可能套用具有意義。
