《相干驅動超冷原子系綜的量子光力學套用》是依託吉林大學，由吳金輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：相干驅動超冷原子系綜的量子光力學套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳金輝
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著先進材料加工工藝的發展，關注微納器件機械振動的量子光力學研究正在引起越來越多的重視。它不只為精確測量微弱力/場和觀測巨觀量子運動提供了機遇，還允許人們構造適於量子信息處理的全新量子界面。我們擬將自身擅長的超冷原子量子相干操控研究和正在興起的微納器件量子光力控制研究結合，通過構造幾個超冷原子輔助的混合光力系統，為解決微納光力振動的基態冷卻和量子讀取等關鍵問題提供可靠的全新思路。具體研究內容：一是在對運動原子晶格進行量子相干操控而獲得顯著放大和動態可調的輻射阻尼力之後，考慮如何將其用於發展和最佳化微納機械振動的基態冷卻和量子糾纏實現方案，或者用於設計基於光學不互惠性的量子光力器件；二是在設法利用腔內光子將相干驅動原子和典型光力學腔耦合之後，探討如何藉助超冷原子的相干操控技術來有效讀取和控制微納機械振子的量子運動狀態，或者利用微納光力振動提供的非線性反饋機制改進電磁感應透明等量子相干操控技術。
結題摘要
量子光力學研究為精確測量微弱力場和觀測巨觀量子行為，以及構造全新量子界面提供了重要機遇。在此背景下，我們研究了典型雙腔光力系統及其衍生的原子輔助光力微腔的量子相干調控，發現了基於雜化光力耦合機制的一些新奇量子現象，取得了如下三方面的工作進展。1）典型雙腔光力系統的穩態光譜特性與量子同步調控：對於典型雙腔光力系統，發現在對稱的驅動和探測方式下，可實現相干完美吸收、相干完美透射和相干完美合束三種有趣現象；若探測方式不對稱，則可通過調製強驅動光使弱探測光的吸收和色散在光力誘導透明和正則模式劈裂之間轉換，實現光路由和光隔離等操控功能；通過對腔模失諧或驅動幅度進行時間調製，還可在兩個間接耦合振子之間實現接近完美的經典同步和顯著增強的量子同步。2）原子輔助光力微腔的動態量子調控與光子器件套用：對於嵌入多能級原子的光力學微腔，發現可實現由光力誘導透明到Fano型共振譜線或正則模式劈裂的轉換，令透射光和反射光獲得不同程度的群速延遲（慢光）或提前（快光）；在強驅動下還可獲得對原子激發機率敏感的光譜特性，以致於弱腔場近似和低激發近似將導致不當預期；當考慮有偶極相互作用的里德堡原子時，腔內光子數和鏡子位移還表現出對驅動強度敏感的雙穩非線性和條件二元性。3）相干驅動超冷原子晶格的光學不互惠性調控：對N型超冷原子晶格進行關聯周期調製，發現可實現光學PT對稱或反對稱性，進而觀測到對非關聯的結構無序（自關聯的幾何無序）魯棒（敏感）的單向光學反射和相干完美吸收，後者由於不再要求兩個反向連線埠輸入光強相等而有助於實現弱光對強光的操控；衍射光子只出現在負角度方向或正角度方向，且可通過探測場失諧和泵浦場強度進行有效調控。上述研究成果為在基態冷卻基礎上尋求量子糾纏最佳化和高效量子讀取提供了可靠思路，對於發展適於量子信息處理的新型雜化量子界面和光子功能器件也有重要意義。
