腔光力學系統中量子糾纏及Casimir力調控機制研究

《腔光力學系統中量子糾纏及Casimir力調控機制研究》是依託南昌大學，由廖慶洪擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：腔光力學系統中量子糾纏及Casimir力調控機制研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：廖慶洪
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

本項目擬從理論上研究腔光力學系統中量子糾纏及Casimir力調控機制。利用時間平均近似法研究原子-腔光力學系統中原子、腔場和機械振子三體糾纏態的製備，實現對機械振子量子態的相干操控，製備和測量。研究兩個原子分別束縛在兩個相互遠離的腔光力學系統中量子糾纏態的產生，獲得量子網路中所需的分散式量子糾纏。納米球光力學系統中納米球和腔鏡之間的距離達到納米量級時，納米球和鏡面之間的Casimir力對納米球動力學特性起著一個重要的作用，研究Casimir力對機械振子和腔內場以及腔輸出場之間糾纏特性的調控，闡明機械模和場模之間糾纏產生以及腔內糾纏轉移到腔外場的物理機制，探討機械模和場模之間實現最大糾纏的系統參數，揭示高精度探測納米球和鏡面之間Casimir力強度的物理原理和過程，通過光學測量的方法實現Casimir力強度的測量。本項目的研究內容對精密測量，單量子操縱以及量子信息處理研究領域具有重大的意義。

結題摘要

本項目進展順利，基本上按任務書中內容展開相關研究，項目的研究要點包括：(1) 研究了原子—腔光力學系統中糾纏演化特性以及三體糾纏態的製備，製備了原子、腔場和機械振子三體糾纏態, 實現了通過成熟的原子物理學工具和腔量子電動力學技術對機械振子量子態的相干操控，製備和測量；(2) 研究了兩個獨立的原子-腔光力學系統糾纏交換，以及由J-C模型和原子-腔光力學系統組成的物理模型中兩個兩能級原子與機械模之間的糾纏交換，獲得了量子網路中所需的分散式糾纏；(3) 研究了量子發射器系綜囚禁在標準的腔光力學系統中的穩態動力學特性，系統可實現兩能級系統內態和機械模的有效耦合，為實現兩能級原子和鏡子表面間的Casimir力大小的估計具有潛在的套用；(4) 研究了腔和電路量子電動力學系統中多比特量子相位門的實現、糾纏轉移和糾纏動力學特性，提出了一種基於兩個相互耦合的超導電荷比特和一個分離的超導磁通比特與微波腔的耦合製備GHZ態的方案，方案利用比特與腔的共振相互作用，所需時間較短；(5) 研究了駐波雷射場中囚禁離子的線性熵和量子態轉移特性；(6) 研究了量子圖像加密算法，量子網路通信協定以及高速隨機源，提出了一個由光子驅動的四能級量子吸收式制冷機方案；(7) 研究了金剛石NV色心同時耦合腔場和機械振子系統中聲子場的方差壓縮特性，發現可以製備壓縮時間長，壓縮幅度大的聲子場壓縮態，其物理原因是機械振子具有最大相干性，並且通過調控NV色心初態以及磁場梯度可以實現對機械振子方差壓縮非經典特性的操控；(8) 實驗上研究了三種不同照明光源下桶探測與點探測關聯成像的質量效果，結果表明要得到質量好的點探測關聯成像效果，所使用的光源必須是振幅調製的光源，而相位應該儘量保持不變，發現其物理機制為光源的一階橫向相干性所致。本項目的研究結果對精密測量，單量子操縱以及量子信息處理研究領域具有重要的意義。項目期間，共發表或錄用論文38篇，其中已標註論文19篇，SCI收錄期刊論文24篇，EI收錄期刊論文8篇，CSCD核心期刊論文5篇，申請國家發明專利7項，其中授權1項，培養碩士研究生11人，完成了任務書預定成果指標。