《超短雷射脈衝與量子相關體系的相互作用及量子調控》是依託中山大學，由余向陽擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超短雷射脈衝與量子相關體系的相互作用及量子調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：余向陽
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
從理論與實驗兩方面研究超短雷射脈衝與量子相關體系的相互作用以及量子態的操控。主要研究具有量子相關(如量子糾纏)的二體二能級、二體三能級體系和多體多能級體系，研究其量子相干特性和非經典量子相關性質(如量子糾纏和量子無序等)的動力學過程，在此基礎上研究如何實現量子態的操控和對所蘊含的量子信息的處理方法(如轉換、存儲、提取和再現等)。在理論上用光與物質相互作用的半經典理論和全量子理論，建立和發展相應的物理機制、理論模型和計算方法；在實驗上用超短雷射脈衝(包括整形脈衝)技術研究體系的超快動力學過程、通過調控雷射參量(如相位、振幅、形狀、偏振等)進行量子態的調控。通過理論和實驗的研究，期望一方面可以深入理解光與量子相關體系相互作用的物理機制和特性，另一方面尋求用超短雷射脈衝手段操控量子態，並通過記錄和分析量子態的非經典量子相關特性以尋求實現量子信息處理的新原理與新方案。
結題摘要
開展了相干光場與量子相關體系相互作用以及量子態操控和光場特性等方面的研究，主要有如下幾方面的工作。第一、研究了在一維波導中單光子傳輸以及相干光場與一維波導中量子相關體系相互作用的一些新的量子相關現象與特性。研究結果表明，可以通過相干光場操控原子-腔-波導耦合體系的單光子透射率，因而可採用相干光場實現全光量子器件，以及有效地實現功能光子門，這樣的光子門能有效地識別和控制體系中光子的傳播行為，這在多維量子網路中可望得到套用。第二、研究了嵌入了一對偶極相互作用的二能級原子的單模光波導中原子間偶極-偶極相互作用對單光子透射譜的影響。研究結果表明，通過調節內部物理因素的偶極-偶極相互作用是在光波導中實現量子開關和控制光子的透射率的一條有效途徑。第三、研究了基於二個通過光纖耦合腔中非局域原子物理模型的單光子最大糾纏的產生方案。研究結果表明，在原子-腔強耦合的情形下，最大糾纏度可達到0.988，這種方案下產生的最大糾纏態為建立可靠的量子網路提供了可能。第四、通過採用預報-校正-四階龍格-庫塔數值法求解非均勻展寬二能級體系的Maxwell-Bloch方程，建立了準確計算薄樣品和厚樣品介質中光子回波信號強度的方法，這有望以採用編碼脈衝的方案來實現量子信息的存儲和讀取。第五、對超短雷射脈衝與二能級量子態的相互作用中慢變振幅近似和旋轉波近似進行了修正，研究了非慢振幅變近似和非旋轉波近下超短雷射脈衝對二能級體系的量子態特性的影響，得到了這些近似條件的定量判據。第六、研究了超短雷射脈衝在共振介質中的干涉和衍射問題，得到了準單色光近似準確度的定量判據。定量地分析了超短脈衝的脈寬以及孔徑特性對衍射光強分布的影響。第七、初步開展了採用分數階微分方程來描述和分析量子相關體系特性的研究，以期得更有深刻意義的結果。我們已經建立了分數階Bloch方程並進行了求解，以及通過分數維傅立葉變換分析了光場特性，得到了一些有意義的結果。
