《電子與光子拓撲絕緣體對量子光學過程的影響》是依託同濟大學，由羊亞平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：電子與光子拓撲絕緣體對量子光學過程的影響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：羊亞平
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
拓撲絕緣體是這幾年凝聚態物理學興起的熱點領域，其中涉及的許多重要的物理現象和物理機制，意味著廣闊的套用前景。本課題研究拓撲微結構材料在量子光學中的套用，其中包含三大部分的內容。一、研究拓撲絕緣體對電磁環境的影響，以及原子在拓撲絕緣體附近的量子光學現象，包括原子自發輻射、電磁自感透明、真空拉比劈裂與拉比振盪；二、設計構造光學拓撲材料，實現對光傳播的拓撲保護，進而與原子相互作用產生的奇特量子光學現象, 包括糾纏雙光子的產生和傳播，原子間糾纏的維持和保護；三、與腔結合，構建光學拓撲材料腔，研究原子在其中的動力學問題。本項目的內容即是新材料，固體物理和量子光學的理論前沿，又和實驗和套用緊密相關。
結題摘要
拓撲絕緣體是這幾年凝聚態物理學興起的熱點領域，其中涉及的許多重要的物理現象和物理機制，意味著廣闊的套用前景。本課題研究拓撲微結構材料在量子光學中的套用，其中包含三大部分的內容。一、研究拓撲絕緣體對電磁環境的影響，以及原子在拓撲絕緣體附近的量子光學現象，包括原子自發輻射、電磁自感透明、真空拉比劈裂與拉比振盪；二、設計構造光學拓撲材料，實現對光傳播的拓撲保護，進而與原子相互作用產生的奇特量子光學現象, 包括糾纏雙光子的產生和傳播，原子間糾纏的維持和保護；三、與腔結合，構建光學拓撲材料腔，研究原子在其中的動力學問題。項目取得的主要研究成果包括： 1.通過人工設計結構材料微腔，實現對電磁自感透明效應以及真空感應透明特性的控制。我們構造了電單負和磁單負材料組成的微腔，研究了處於微腔中的真空誘導透明現象，當阻抗相互匹配、耗散較小時，這樣的微腔具有很高的品質因子，真空誘導透明將出現。理論和人造原子微波實驗兩個方面研究了三能級原子電磁自感透明的性質，指出透明視窗頻率處的干涉特性，完全被損耗參數所調控，而並不依懶於控制光強度。 2.利用微結構材料的特性，研究了如何利用可調的電磁性質調控Casimir效應以及Goos-Hänchen位移。同時研究了量子干涉對Casimir的效應的影響。例如，雙曲材料存在可以調控的雙曲區間，這將直接影響電磁波的發射特性，從而使雙曲材料的Casimir力遠遠大於通常介電材料的力。因此Casimir 力可以通過調節結構色散來控制。這些特性有可能在新型光電器件中得到套用。 3.利用特異材料設計微腔來調控處於其中的原子自發輻射特性。如我們設計了一種近100%效率的產生準直單光子方案。將激發態原子放置於一個由左手性材料和零折射特異材料構成特殊的F-P腔中，左手性材料可以反匯聚輻射的光子，零折射材料作為一種篩選器，只有準直光子才能穿過材料輻射出來。這樣的技術可以套用於量子通訊或量子計算。
