一、Coherence Loss of Two-Photon Jaynes-Cummings Model in Dispersive Approximation（论文文献综述）
李儒颂[1]（2021）在《1.3μm高速光子晶体面发射激光器与拓扑面发射激光器研究》文中认为随着智慧城市、5G网络、人工智能、云计算和大数据中心等新一代信息技术的快速发展,网络数据流量在近年来呈现出指数增长趋势,促使光互连技术向更高速率、更大容量和更低功耗的方向发展。高速面发射激光器作为该领域关键核心器件,具有重要的研究价值和广阔的应用前景。垂直腔面发射激光器（VCSELs）由于长波长DBR难以外延生长且具有较大的损耗和串联电阻,因而还难以满足应用需求。而光子晶体面发射激光器（PCSELs）具有大面积单模激射、任意光束整形与偏振调控、片上二维光束控制及波长易于拓展等多种突出功能,因此在实现光纤的两个低损耗传输窗口（1.31μm,1.55μm）更具优势。近年来,受凝聚态中拓扑相和拓扑相变概念的启发,基于拓扑能带论的拓扑光子学正在兴起,其中具有鲁棒性的拓扑腔面发射激光器（TCSELs）不仅拥有高光束质量的优点,而且可以产生携带轨道角动量（OAM）的涡旋光束。OAM复用技术可极大提高光通信系统的信道容量,是未来通信技术的重要发展方向。本论文基于光子晶体对光子态的调控,结合光子晶体微腔与光子晶体带边激射原理设计出了具有异质光子晶体腔结构,为实现高速PCSELs提供了可行性方案,同时将具有拓扑性质的光子晶体引入面发射激光器中并通过合理的优化设计,以达到高速、大功率、低阈值、窄线宽和提高边模抑制比的目的,具有潜在替代现有VCSELs的优势。主要研究内容和创新成果如下:1.对PCSELs的带边激射原理和阈值增益进行了理论分析,并结合半导体激光器速率方程推导出了PCSELs的光功率公式,同时分析了二维光子拓扑绝缘体的边界态与拓扑相变机理,为研制高速PCSELs与TCSELs提供了理论基础。2.开展了高速双晶格PCSELs的理论研究。设计了增强面内光反馈的PCSELs,其谐振腔是由两种具有不同光子带隙的光子晶体组成的面内异质结构,除了利用光子晶体带边的光反馈外,还利用了两种光子晶体边界的反射,并通过调控其中双晶格光子晶体的两个空气孔间距来提高反向传播光之间的一维耦合系数,从而实现对激射模式的强面内限制。通过三维时域有限差分法（3D-FDTD）证实了我们所提出的异质PCSELs可以在较小的正方形区域内实现1.3μm单模激射,并可能实现大于30 GHz的3d B调制带宽。3.开展了基于Dirac点高速PCSELs的理论研究。通过调控光子晶体参数得到双Dirac锥形色散,设计了增强Dirac点面内反馈的PCSELs,并且由于在Dirac点态密度可以降为零,而自发辐射耦合系数?与态密度成反比,因此利用Dirac点作为带边激射,可有效提高PCSELs调制速率,通过3D-FDTD证实其是以四极模激射,在基于少模的空分复用系统中可能具有潜在的应用。4.开展了基于能带反转光场限制效应的高速拓扑体态面发射激光器的理论研究。拓扑谐振腔是由拓扑态光子晶体（R2=1.05R0）外围完整拼接与其带隙相当的拓扑平庸态光子晶体（R1=0.94R0）构成,在拼接的边界处会产生光场的反射和限制效应,通过3D-FDTD证实其可在较小的正六边形区域内实现1.3μm低发散角单模激射。此外,该拓扑体态面发射激光器由于能带反转引起的反射只发生在靠近布里渊区中心附近的一个很小的波矢范围,因此限制了能够获得有效反馈的模式数目,这种模式选择机制与带边模式PCSELs完全不同,更有利于实现单模面发射,在高速光通信领域中的应用将更具有优势。5.开展了高速Dirac涡旋腔面发射激光器的理论研究。通过对正常蜂窝光子晶体超胞应用广义的Kekulé调制和收缩操作,然后将它们完整拼接得到异质Dirac涡旋腔（具有鲁棒的中间带隙模）,同时适当调控腔中子晶格的尺寸,使得带间模收敛于Dirac点频率并处于外围光子晶体的禁带中,以达到增强带间模面内光反馈的目的,从而有利于实现高速调制。研究结果表明,以该异质Dirac涡旋腔的带间模作为带边激射,可在较小的区域内实现1.3μm单模矢量光束输出,这为发展具有优异性能的新型高速拓扑PCSELs提供了可能。
胡昕欣[2]（2020）在《面向量子网络的光子-原子混合集成芯片研究》文中进行了进一步梳理量子力学的建立和发展深刻又永久的改变了 20世纪以来的科学进程。将量子力学的思想和方法引入经典计算机科学和信息科学后产生的两个新兴学科——量子计算和量子信息学,他们被量子力学原理赋予了无与伦比的优势:一些针对特定问题的量子算法使得处理在经典计算机中无法完成的复杂任务成为了可能;同时,量子态的不可克隆性保证了以单光子为信息传递载体的量子信息传递过程是完全保密的,这在任何经典通信技术中都无法实现。这些优势都使得这两个新兴学科越来越成为最值得关注的科学领域。量子网络是量子信息和量子计算的一个重要应用。它同时结合了量子计算和量子信息学原理,主要由量子节点、量子通道和量子中继器组成。其中量子节点用于本地化的生成、处理和存储信息,量子通道用于量子信息的传输,量子中继器用于实现长程纠缠。目前,有很多研究工作着眼于如何利用实验可行的物理平台搭建这三样基本组成部分。本文的主要研究目的是构建量子节点和搭建用于量子节点和长程量子通道之间互连的量子接口。我们利用腔量子电动力学（C-QED）的原理,结合集成光学微腔在稳定性和扩展性上的优势,致力于实现搭建集成光学微腔和单个冷原子构成的量子节点。为了实现量子接口,我们研究了基于氮化铝微腔的频率转换器,并讨论了如何实现从通信波段光子到原子跃迁频率的精确匹配。主要完成的工作如下:1.C-QED系统基础理论和实验研究基于光学腔与原子的C-QED系统是我们的研究核心内容,是构建基于集成光子线路和单个冷原子的量子节点的基础。我们首先搭建了最简单的光学腔——Fabry-Perot腔,并在其中放置热Rb原子系综,通过这样两个最简单的量子光学模型研究腔与原子相互作用的基本理论原理和实验技术。我们在这样的实验装置上完成了两个工作:（1）腔增强情况下的热原子系综电磁诱导透明;（2）基于原子非相干布居转移的高性能全光隔离器。在第一个工作中我们利用双镜驻波腔,参考先前的理论和实验工作,观测到了探测光与控制光同时与腔共振时的电磁诱导透明现象,并发现这种现象实际等效为非厄米的三波混频过程。我们建立了符合实验结果的理论模型对这个现象进行描述。在第二个实验中我们将腔改造为四镜行波腔,利用原子非相干布居转移和圆偏振光选择跃迁原理实现了隔离比高达51.5-2.5+6.5dB的全光隔离器。该全光隔离器具有参数稳定、带宽大、大工作范围、无本征噪声等优点,有很好的应用价值前景。2.87Rb冷原子系综和单个冷原子的陷俘和表征利用C-QED系统搭建量子节点的关键步骤是实现光学腔与腔内单原子的耦合。为此我们需要首先实现冷原子系综和单个原子的捕获。基于激光冷却的原理,我们成功搭建了磁光阱,实现了 87Rb原子系综的捕获。利用吸收成像法,我们表征得到原子团的温度大约为42.3μK。基于偶极力阱的原理,我们用一束大失谐红外光和高数值孔径物镜搭建了远失谐红外偶极阱,并将单个冷87Rb原子俘获在阱中。实验探测得到了单原子荧光台阶信号,并利用组合泊松分布对单原子的荧光信号做了直方分析,最后测量了单原子荧光信号的二阶关联函数。这些实验结果进一步证实了阱中原子的捕获,并证明了由于碰撞阻塞效应,强聚焦的远失谐红外偶极阱只能捕获0个或1个原子。3.集成氮化铝微环腔频率转换器的调谐利用氮化铝微环腔频率转换器可以通过和频过程或差频过程实现量子节点中输出的光子和通信波段光子的相互转换。在本文中我们基于特殊的和频过程——二倍频过程,研究了氮化铝微环腔频率转换器的工作频率调节,使其可以实现从1560nm通信波段光子到Rb原子D2跃迁线的精确波长转换。我们使用了辅助光调节和热台调节两种方法,测量了两种方法的调节效果,同时建立了理论模型分析调节过程当中腔的动力学演化,并对不同方法的优势和劣势加以比较分析。4.热原子-集成波导封装样品的制备和测量由于直接在集成光芯片表面研究单个冷原子与微纳光学结构的相互作用存在实验困难,因此我们首先制备了热原子-集成波导封装样品,从理论与实验两个方面研究热原子与集成波导倏逝场的相互作用。针对集成波导倏逝场的特点,我们测量了波导上高速飞行的热原子的饱和吸收效应,并研究了强磁场条件下由于波导倏逝场偏振特性引发的原子手性吸收现象。这些结果为将来研究集成光学芯片上的量子节点构建奠定了基础。
徐晖凯[3]（2019）在《超导多能级和多比特系统中的退位相和量子态调控》文中指出量子计算是基于量子力学原理的新型计算方式,相比于经典计算,它在解决许多特定问题上具有巨大优势。超导量子电路作为实现量子计算最有竞争力的平台之一,具有损耗低、易操作、易扩展、易集成等突出优点,受到了人们的广泛关注,近年来发展迅速。本文在超导量子比特的设计、基本特性和量子态调控等方面展开了系统的研究,主要研究内容与成果包括下述几个方面:（1）超导量子比特的设计、仿真与制备。设计了基于电路量子电动力学（circuit quantum electrodynamics）的Xmon型耦合超导多量子比特样品,并利用有限元分析对其基本参数进行了仿真。通过优化设计,使样品同时匹配微纳加工的工艺条件与量子比特的测量条件。（2）建设了一套集硬件和软件一体的超导多量子比特测量平台。稀释制冷机、各种信号源与测量设备、微波混频模块、信号线路及滤波、隔离、放大等附件共同构成了测量的硬件系统,同时独立开发了基于python语言Qu Lab软件系统,可方便地用于量子态的调控测量和数据的采集分析。（3）系统研究了超导量子比特中的退位相现象。量子比特中的退位相一般认为是外部噪声引起能级波动导致的,其物理图像相当于比特的位相在随机行走,通常通过动力学解耦,能滤掉噪声中的低频部分,从而有效压制退位相。然而我们实验发现,读出腔中的相干态光子所导致的退位相无法用动力学解耦压制,因而不能用位相随机游走的模型来描述。我们对此提出了新的观点,成功解释了实验观测结果。（4）研究了超导多能级系统中的量子光学现象。超导量子比特是一个天然的多能级系统。我们在Xmon量子比特中首次完成了受激拉曼绝热通道（STIRAP）的实验观测,并讨论了其作为量子门的应用。并进一步研究了超导三能级系统中的Autler-Townes劈裂现象,讨论了超导三能级系统对一维光场的散射。（5）实现了耦合超导多量子比特的操作和测量。从实验上实现了多比特的同时操作与读出,并成功演示了两比特之间的i SWAP门与b SWAP门。
张欣[4]（2016）在《核物质对称能和Jaynes-Cummings模型发展的理论研究》文中进行了进一步梳理本论文对当前理论物理方面的一些热点问题进行了研究,包括核物理中的核物质对称能问题和量子物理中与Jaynes-Cummings模型相关的一些问题。论文分两个部分,第一部分中我们研究了短程关联对高于饱和密度的核物质对称能密度依赖行为的影响,第二部分中我们研究了包含强度依赖能级移动的Jaynes-Cummings模型中Husimi Q函数分裂融合的机制及这一模型中一种特殊的指针态含时演化。核物质的对称能对核物理与核天体物理中的许多问题都很重要。它影响着具有极端质子中子比率的奇特核素存在的可能性、质子滴线与中子滴线的位置、重离子碰撞的反应机制、恒星内元素合成、中子星的性质与结构等。由于其重要性,不管从实验方面还是从理论方面,都有大量的工作致力于研究对称能的密度依赖行为,但对于对称能随密度的变化,尤其是在高于核物质饱和密度处时,仍然存在很大不确定性。在当前的工作中,利用最新的实验得到的有关核子动量分布的实验结果,我们对高于核物质饱和密度处的对称能密度依赖行为进行研究。腔量子电动力学也是一个当前量子物理研究的热点领域。它不仅能够为量子通信提供技术支持,也是实现量子计算的潜在方式之一,并且也是研究许多量子力学根本问题,比如非局域性和量子-经典边界的理想体系。Jaynes-Cummings （JC）模型是腔量子电动力学领域最为重要的理论模型。它能够描述一个二能级系统和一个与其共振或近共振的单模腔场之间的相互作用。尽管形式简单,但人们发现在这一模型中存在一个十分特殊的现象,即当腔场初态为一高强度相干态情况下,二能级系统会出现拉比（Rabi）振荡的塌缩与重现。这一现象的数值计算结果是正确无疑的,但是这一现象的物理诠释,即它为什么会发生,仍然是一个没有解决的问题。在当前工作中通过研究具有强度依赖能级移动的JC模型,我们对这一现象给出一个新的简单清晰且可靠的诠释。JC模型也是一个研究许多量子物理现象的理想模型。指针态是与量子力学测量问题相关的退相干理论中的重要概念。在量子力学的标准测量公设中,在对某一力学量进行测量后,系统的波函数将塌缩到被测力学量的某一个本征态上,并且这是一个纯态。指针态可以被定义为那些,尽管与环境有着非零的相互作用,却能够与环境保持无纠缠的态。在当前工作中,我们展示,在具有强度依赖能级移动的JC模型中,存在一种有趣的严格指针态解。这一种指针态是时间相关的,这一点使得它不同于所有在与JC模型相关的模型中已知的指针态解。本篇论文的结构如下。在第二章中我们研究短程关联对高于饱和密度时核物质对称能密度依赖行为的影响。对称能在核物质饱和密度时的大小比较清楚,大约在30MeV左右。但在高于核物质饱和密度处对称能的密度依赖行为仍然很不清楚,甚至即使其大致趋势也仍然没有定论。在当前的工作中,借助于从最近的实验中得到的有关核子动量分布的实验结果,我们地对高于饱和密度处的对称能密度依赖行为进行研究。最近,美国托马斯杰弗逊实验室（Jefferson Lab）高能电子和原子核散射的实验指出,在12C的短程关联核子对中,90%是质子-中子对,而仅有剩余的10%是质子-质子或中子-中子对。这些短程关联会导致单核子动量分布出现一个高动量尾巴。我们搜集并分析了一些微观理论方法（?）Brueckner-Bethe-Goldstone方法、集团展开方法、变分蒙特卡洛方法等给出的有限核单核子动量分布的理论结果,发现在核子动量分布的高动量成分和平均核子密度之间存在一个有趣的关系。我们假设这一关系在无限大的核物质中仍然成立,提出了一个对称核物质核子动量分布的公式,这个公式可以被很自然地外推到饱和密度之外的区域。我们也对微观理论模型计算的饱和密度处对称核物质的核子动量分布进行了分析。分析表明,这些核子动量分布之间存在几个共有的基本特征,我们提出的简单公式成功地包含了所有这些特征。最后,在中能重离子碰撞的计算中应用较多的MDI能量密度泛函的理论框架下,我们利用包含关联效应的核子动量分布n（k）对对称能的密度依赖行为进行了计算。我们的研究表明,只有考虑短程关联的影响,才能得到与实际相符的动能与势能对对称能的相对贡献,这也有助于更加精确地从中能重离子碰撞的实验数据中提取核物质状态方程。此外,我们的研究再次证实了高于饱和密度处对称能的密度依赖行为主要是由短程关联效应和三体力效应的互相竞争所决定的。在第三章中我们讨论拉比振荡塌缩与重现的机制如何在具有强度相关能级移动的JC模型中得到清楚的展示,并讨论在这一模型中存在的时间相关严格指针态解。人们已经知道拉比振荡的塌缩与重现是与Husimi Q函数的分裂与融合联系在一起的。在量子光学中,Husimi Q函数是一种常用的用于表征光场状态的准概率分布。对于一个强度较大的经典相干态场,Husimi Q函数实际上就是光场的复数振幅。一个有趣的问题是,Q函数分裂与融合及其与拉比振荡塌缩与重现的关系背后的机制,能否在某些扩展的JC模型中得到更清晰的展示。在当前的工作中,我们的研究对象是一个具有强度依赖能级移动相互作用的JC模型,且这一相互作用的强度被调整到能够产生周期性的拉比振荡塌缩与重现。在这一模型下,我们研究拉比振荡的塌缩与重现、Q函数的分裂与融合,以及系统能级结构三者之间的关系。我们的研究清楚地回答了与拉比振荡塌缩与重现相关的五个问题：1,为什么Q函数会分裂为两个组分?2,在分裂期,这两个组分分别由什么组成?3,这两个组分在Husimi平面上具有不同的绕转速度的起因是什么?4,为什么Q函数的分裂与融合在时间上分别恰巧与拉比振荡的塌缩与重现相对应?5,在拉比振荡的塌缩期,为什么拉比振荡的幅度如此之小,以至于即使十分细心地观察,也看不到任何振荡?我们发现,一方面拉比振荡的塌缩与重现是与Q函数的分裂与融合联系在一起。另一方面,Q函数的两个组分实际上分别对应于系统能级结构中的两组本征态,而这些能态内部的特殊结构导致了Q函数周期性的分裂与融合。上述讨论的机制实际上是JC模型中一些相关现象出现的原因。此外,我们也讨论了在一个铷原子和腔组成的系统中实现上述所讨论现象的可能性。另外,我们还发现,在具有强度依赖能级移动,且能够产生周期性拉比振荡塌缩与重现的JC模型中,存在一种奇特的时间演化。在这种演化中,尽管两子系统之间存在非零的相互作用,二能级系统与单模光场的纠缠度却在演化的全部时间内保持严格为零。能够构造出无纠缠时间演化,主要是由于系统的能级结构中存在大量互相简并的能态。这种时间相关严格指针态解在JC模型及其众多的扩展模型中还没有被研究过。最后,在第四章中,我们作出简单的总结并对未来可能的工作作出展望。
刘科[5]（2012）在《耗散耦合腔阵列中的量子相变》文中提出过去几年间,实验上关于原子操控、制造高品质光腔、实现原子和腔场强耦合以及编织大尺度腔列技术的发展使耦合腔阵列成为了一种潜在的量子光学工具。人们期待它能够像光晶格那样有助于量子信息、量子计算机以及量子模拟器的实现。但和所有其他量子光学系统一样,现实中的耦合腔阵列无法避免与环境相互作用导致的耗散。且耗散的影响会随着时间积累,并最终导致系统的崩溃,如纠缠死亡、相干消失。因此有必要清楚,人们针对理想耦合腔阵列提出的各种模型能否在现实实验条件下实现,以及耗散将怎样影响系统的性质。本文凭借准玻色子方法和Jaynes-Cummings-Hubbard模型研究了耗散耦合腔阵列中的超流-莫特绝缘相变。为描述耦合腔阵列系统与环境的相互作用,我们通过考察单个腔场的耗散性质提出了可以有效消除环境自由度的准玻色子方法,并用此方法计算了光子在耦合腔阵列中的输运以及耗散“腔原子”系统中的布居囚禁。在以以上两个例子证明了准玻色子方法的有效性后,我们结合平均场和微扰论求解了Jaynes-Cummings-Hubbard模型的超流序参量,并讨论了耗散对耦合腔阵列中超流-莫特绝缘相变的影响。
廖庆洪[6]（2011）在《原子和超导量子比特与场相互作用系统的量子纠缠》文中认为量子信息学作为量子力学和信息科学相结合的一门新型交叉学科,是研究利用量子态对信息进行编码,传输,处理,提取等的信息科学,是近年来物理学研究的热点领域。量子纠缠是量子力学最显着的特征之一。在量子信息领域中,量子纠缠作为一种物理资源,在量子隐形传态、量子密集编码、纠缠交换和量子计算等各方面起着重要作用。因此对于量子纠缠的研究,有着重要的理论意义和广阔的应用前景,本论文正是致力于纠缠交换、原子和超导比特与量子化场相互作用系统中量子纠缠、纠缠的突然死亡和纠缠产生的探讨和研究,主要的研究成果如下:研究了两个独立Jaynes-Cummings模型（简称JC模型）中纠缠的交换过程以及该方案在实验上实现的可行性。讨论了子系统原子的相干性以及失谐量对两个子系统的线性熵,两原子线性熵以及原子占有数的影响。结果表明在共振情况下,可以从子系统的纠缠或者说是关联来推断两个原子间的纠缠特性。原子和场相互作用时间满足一定条件下可以制备两原子的最大纠缠态,而且子系统原子的相干性减少了原子和场之间的纠缠,也减少了两个原子之间的纠缠。大失谐量减少了子系统原子和场的纠缠。对考虑了斯塔克位移和类克尔介质的k光子JC模型中原子线性熵的特性进行了探讨,研究了斯塔克位移和类克尔介质对k光子JC模型中原子和场纠缠特性的影响。结果发现在双光子过程中,场处于相干态时,当不存在类克尔介质效应时,原子的线性熵随时间的演化呈现周期性的行为,当存在类克尔介质和场的非线性相互作用时,原子和场的纠缠度开始减小。当场处于偶相干态时,线性熵的演化周期减小,导致这种现象的原因主要是由于两个相干态叠加存在着量子干涉效应的结果。斯塔克位移对原子线性熵的影响呈现的是负面影响。对于四光子过程,当不存在类克尔介质效应时,原子和场相互作用时间满足一定条件时,原子和场可以完全处于解纠缠状态;当考虑类克尔介质非线性作用时,原子和场在整个时间的演化过程中一直保持着部分纠缠状态。研究了两个超导比特和量子化场相互作用中超导比特的线性熵和并发度的动力学性质。结果表明线性熵的值在复苏时间的一半时刻几乎趋近于零,这个时候两比特和场之间几乎处于完全的解纠缠状态,两比特之间的相对位相减小了两比特和场的纠缠,并且当初始场处于偶相干态时,线性熵随时间的演化呈现更多的振荡的行为,该行为主要是由于两个相干态的叠加出现了量子干涉效应的结果。两比特的相对位相为π/2时可以获得处于长时间的两电荷比特的最大纠缠态。研究了先后通过一个热态腔和数态腔的两个原子之间纠缠的动力学特性,当腔为热态腔时,结果表明即使两个原子初始都处于激发态,两个原子之间也是可以产生纠缠的,并且发现原子间产生纠缠的阈值时间依赖于原子的相干性,产生的纠缠的阈值时间随着平均光子数的增加而变长;当腔为数态时,结果表明两个原子之间产生纠缠的阈值时间与第一个原子的相干性是无关的,而且两个原子之间产生纠缠的阈值时间随着光子数的增加而变短。原子的运动导致了两个原子之间纠缠的周期性演化,并且随着场模结构参数p的增大,不但并发度的演化周期缩短,而且两原子间纠缠的幅值减小。研究了两个原子囚禁在远程的两个由光纤连接的腔中的物理模型,讨论了腔和光纤耦合强度以及原子的振幅对两个原子间纠缠的影响,当腔和光纤的耦合强度为大极限条件下,原子间的纠缠随时间演化呈现周期性行为。在该模型中可以通过控制腔和光纤耦合强度来控制产生纠缠的阈值时间和纠缠最大值。理论上提供了一种调控纠缠的方式。研究了空间上分离的两个原子之间的纠缠动力学性质,其中一个原子位于双光子JC模型腔中,另一个孤立原子位于腔外,模型的最大优点在于:由于孤立原子在腔的外面,人们在实验上能更方便地操控孤立原子与腔内原子之间的纠缠,讨论了原子初始纠缠度以及光场的平均光子数对两原子纠缠的影响,结果表明在给定场的平均光子数下,两原子之间可以发生纠缠的突然死亡现象,而且纠缠死亡的时间长度和原子初始的纠缠度无关。纠缠在长时间尺度上呈现出周期性的行为,其原因是原子的约化密度矩阵元具备了周期性。
朱敏,周青春[7]（2007）在《Kerr介质中J-C模型的色散近似耗散动力学》文中研究说明应用全量子论研究了含Kerr介质的Jaynes-Cummings模型在色散近似下系统和子系统的相干性丢失及纠缠特性,在输入场为相干场假设下计算了线性熵。结果表明,原子相干性丢失与Kerr效应无关,场和原子-场系统的相干性丢失因Kerr介质的存在而增强,原子与场之间的纠缠因Kerr效应而受到压制,场的相干性时间演化规律在定性和定量两方面都受到腔耗的影响。Kerr介质对场线性熵的作用要通过腔耗才能展现出来。
李家华[8]（2007）在《量子相干介质的非线性光学性质及其相关现象的研究》文中认为本文主要研究量子相干介质中的非线性光学性质及其应用,更确切地说是在冷原子介质和半导体量子阱材料中,对光学非线性的增强效应、超慢光孤子、高效混频转换、光学双稳和多稳态的控制、自发辐射谱线的相干调控以及光在稀薄和稠密冷原子介质中的动力学性质作了理论研究。主要内容有:（1）阐述了仅利用一个低强度脉冲激光辐射,在一种长寿命增宽的三能级冷原子介质中超慢亮暗光孤子的有效生成。（2）研究了在三能级V型原子介质中借助一个微波共振辐射,二激光脉冲间非线性转化的潜在性。结果表明当一个弱泵浦激光脉冲被运用时,微波驱动场的出现能够导致具有高转化效率新激光脉冲的参量生成。（3）分析了在一个普通N型原子系统中混合吸收色散型的光学双稳态和多稳态,该系统通过一个单向环形腔由一个简并探测场和一个相干耦合场激发。发现光学双稳态可以通过调节这个耦合场的强度和频率失谐来控制,而多稳态能够在合适的频率失谐情况下被观测到。还探讨了原子合作参数对光学双稳态性质的影响。（4）分析了具有非对称双量子阱系统的介质,受到一个单向循环腔内的探测激光场的相干驱动,发生带间跃迁,产生可调谐的Fano型干涉时,吸收-色散混合型光学双稳态行为。研究发现,通过调节两个激发态的能级分裂宽度（即量子阱的耦合强度）、Fano型干涉和频率失谐,光学双稳态得到有效控制。还讨论了电子合作参数对光学双稳态的影响。同时,分析了基于不对称隧穿耦合双量子阱中间带跃迁的光学双稳态行为,这一量子阱是由探测光场和控制光场通过一个单向环型腔来驱使的。证明了可以通过调谐隧穿耦合的两电子能级间的能级分裂、控制场强度和频率失谐来控制光学双稳态,并讨论了电子合作参数对光学双稳态的影响。（5）运用一个射频或微波场驱动一对基态超精细跃迁,研究了四能级和五能级两种原子系统的自发辐射光谱特性。研究发现了一些有趣的现象,如谱线变窄、谱线增强、谱线抑制及荧光淬灭能够通过调节射频驱动场的相位、频率和强度来实现。在耦合和射频驱动场的缀饰态绘景中,该五能级原子系统相当于一个存在多通道自发辐射相干效应的真实原子系统。鉴于不存在（或者尚未发现）具有自发辐射相干效应的真实原子系统,文章等于提出了一种开展相关实验研究的可行性方案。（6）考虑到近偶极（NDD）相互作用下的密度依赖,从理论上研究了被单模探测激光驱动的三能级和四能级原子在光密介质中的非线性吸收―色散响应和布居动力学特性。通过数值计算预测了NDD效应对探测场的吸收―色散谱和布居动力学的影响。（7）通过引入一个附加信号场的扰动,在一个五能级原子系统中研究了在双暗态共振作用下的探测放大响应。研究发现,通过适当调节微波驱动场和信号激光场的强度,就能实现有或者没有布居反转的探测放大增强。根据量子干涉和缀饰态理论我们定量地解释了产生这些结果的物理机制。（8）研究了存在双暗态共振相互作用的五能级原子系统中双光子吸收的特征。结果发现,双光子吸收在两个不同频率处由于两相干耦合场而被完全禁止;原子系统存在抑制双光子吸收的双电磁诱导透明窗口。双光子透明窗口的位置及其宽度可以通过适当调节频率失谐量和两耦合场的强度来控制。另外,在双光子吸收谱中可以观察到一个增强窄中心谱线,这可能在精细光谱学中有所应用。从物理的观点来看,根据由三个不同双光子激发通道导致的量子干涉效应在修饰态绘景中对这些结果做了详细解释。总之,本论文的研究不仅有助于理解和掌握冷原子介质和半导体量子阱材料中相干非线性光学的新特性,而且对光信息的存储和提取、原子的相干操纵、全光开关、高精度非线性光谱学和量子信息学等高新技术的研发也大有裨益。
苏航[9]（2021）在《硒化锌/液晶分子锚定对表面等离激元激发调控及应用研究》文中研究表明随着光电材料研究的深入和微纳光学加工工艺的成熟,光电功能器件也在朝着集成化、小型化、多功能化和主动可调等方向发展。因此,利用石墨烯、二硫化钼、氮化硼等单层二维材料探索量子化光电效应的研究应运而生并成为热点之一。同样,金属氧化物半导体（Metal-Oxide Semiconductor,MOS）能够形成聚集在界面的超薄电荷积累层,并由于其准二维特性受到了广泛的关注,此积累层在电学控制领域发挥着重要作用。由于材料电学性质的差异,不同材料界面会形成一层极薄的电荷积累层,该电荷层在沿着界面方向具有极高的自由度,因此被称为二维电子气。这种在界面处的准二维材料因能够和电磁波发生剧烈耦合进而形成表面等离极化激元（Surface Plasmon Polaritons,SPP）而备受关注,形成的SPP将电磁场限制在极薄的空间内能够显着提升光子态密度。这一研究在纳米光学天线、光学隐身、光电通讯、医学成像、微纳激光器和量子霍尔效应等领域都具有十分广泛的应用前景。为了进一步实现对光电功能器件的主动调控,液晶层因具有电控可调光学性质被集成在不同功能的器件中。利用液晶的可调控属性实现对SPP的主动调制有助于新型主动光电器件的研发。本论文对半导体硒化锌（Zn Se）薄膜和液晶层在界面处的光电相互作用进行了深入研究,并对界面处聚集的二维电子气和界面静电改性情况进行了详细分析。系统地研究了位相光栅介导的液晶/Zn Se界面的SPP激发,并进一步分析SPP对衍射的影响。最后设计了一种能够集成液晶层的电控调谐局域等离激元共振响应的微纳平面内周期性结构,并从理论和数值角度进行分析。首先,我们深入分析了电子束蒸镀的Zn Se薄膜的表面情况,利用表面不饱和电荷实现了对5CB液晶分子的单边锚定效应和垂直取向,并通过密度泛函理论深入分析了液晶分子中的氰基在表面的吸附作用。我们还进一步利用此种简洁的垂直取向机制设计了一种基于外电场控制的相位调制器,实现了入射光线偏振方向的旋转和55.6%的透射率调制。随后,我们通过密度泛函理论详细分析了界面处Zn Se和5CB分子之间的电荷转移和电子跃迁,并发现由于两种材料电学性能的差异在界面处会形成一层电荷积累层。通过使用Thomas-Fermi屏蔽模型和泊松扩散方程得到界面处的电子密度能够达到4.86×1028 m-3,并在1 nm的深度内迅速衰减。在高电子密度的作用下界面形成了一层静电改性层,我们使用引入额外电荷的方法计算了不同电子密度下的Zn Se光学性质,结果表明在此电荷积累的位置能够表现出极强的金属性。更进一步,我们把能够产生电荷积累的材料拓展至Zn O和Zn S,并通过理论计算不同材料在改性后的光学性质差异,发现其表现金属性的范围随着晶格常数的缩短而蓝移,而且发现能够产生金属化的材料有一定的限制。利用液晶层内的光折变光栅和界面处负的介电常数实部,我们实现了界面等离激元的激发,同时深入分析了SPP对入射多光束及毗邻液晶层的作用,并以此阐释反常多级次二维光斑及光束间极高能量耦合。最后,我们设计了一种能够在入射光激励下形成局域等离激元共振的超表面结构。通过激发一组金属棒结构的等离激元并使其与另一个单金属棒的等离激元耦合,两种不同结构的纳米光学天线在入射光线的激励下激发的等离激元能够相互耦合,成功消除了单一结构的本征吸收模式,即消除了504.1THz处的吸收峰,进而体系经过局域等离激元的耦合在此处表现出高度的透明性,实现了等离激元诱导透明。入射光的偏振状态是决定此超表面结构等离激元振荡模式的关键,我们也引入了一层液晶层以改变入射光的偏振状态,以此实现低电压调控超表面的等离激元响应。最终设计出一种调制器,在932.5 nm处的调制深度超过85.9%。同时我们也进一步分析了单元结构与表面等离激元共振之间的关系。本研究将为液晶与半导体器件整合提供新的思路,并拓展了广义二维材料,同时也为研究半导体界面改性和可调谐SPP提供了实验基础,在光控主动调制器件、光逻辑门及等离激元器件研发等方面有着广泛的应用前景。
秦艳红[10]（2021）在《玻色-爱因斯坦凝聚体中的矢量孤子及其波动性质》文中认为玻色-爱因斯坦凝聚体（Bose-Einstein condensate,简称BEC）由于原子间存在相互作用和高度可控性成为了研究孤子激发动力学的理想平台之一。孤子具有鲜明的粒子性和波动性。体现孤子粒子性的传输稳定性和碰撞不变形等性质已经有了大量的实验和理论研究。近期体现其波动性的非线性干涉、非线性隧穿和内态转换等性质成为新的研究热点之一。孤子干涉具有鲜明的非线性特征和抗干扰性,有望用来设计高精度的孤子干涉仪。相比于单组分BEC,多组分BEC中不仅有组分内原子间的相互作用,还增加了组分间原子的非线性耦合作用,这使得多组分BEC的动力学要比单组分BEC更加丰富,可以激发类型多样的孤子,即矢量孤子。本文主要研究准一维BEC中的矢量孤子和它们的波动性质:i)提出了求解非简并亮孤子精确解的达布变换（Darboux transformation,简称DT）方法,并通过定义孤子的有效能量,用严格解得到了这些孤子干涉、隧穿性质的定量规律;ii)率先探究了矢量暗孤子的干涉和隧穿性质,定量刻画了干涉周期;iii)提出构造多谷暗孤子解的DT方法,并探究孤子宽度对速度和相位范围的影响;iv)提供了一种用扰动本征矢判断不同局域波扰动类型选择调制不稳定分支的方法;v)提议了一种基于内态转换动力学测量Akhmediev呼吸子相位跃变的方案。这些结果丰富了矢量孤子的种类,加深了学界对孤子波动性质的理解,为利用孤子实现高精度测量和量子信息方面研究提供了重要的理论参考。具体内容如下:（1）先将标量亮孤子的干涉推广到简并亮孤子波动性质的研究,结果表明它们的干涉和隧穿性质与标量亮孤子类似。注意到具有吸引相互作用的BEC中可能存在非简并亮孤子,通过发展DT方法构造了诸多非简并亮孤子,并揭示了非简并孤子是由孤子间非相干叠加形成的。通过定义孤子的有效能量,定量刻画了它们之间相互作用的干涉规律,发现非简并亮孤子的干涉具有鲜明的多周期性质。由于多组分BEC中孤子的相互碰撞既包含同一个组分中两个孤子之间的相干相互作用又涉及不同组分中孤子之间的非相干相互作用,导致非简并孤子的碰撞是非弹性碰撞。（2）探究了吸引相互作用BEC中亮-暗孤子和排斥相互作用BEC中暗-亮孤子的干涉和隧穿性质。鉴于已报道的亮-暗（暗-亮）孤子解不便于刻画干涉性质,我们构造了利于刻画参数物理意义和分析干涉特性的精确解。研究发现,在这两种情形下亮孤子的干涉或者隧穿会通过组分间非线性耦合效应诱导暗孤子组分也产生一致的动力学行为。特别地,在吸引相互作用BEC中,暗孤子的碰撞会形成高于背景密度的峰;而在排斥相互作用BEC中,由于暗孤子的速度受声速限制,使得干涉周期的大小有下限。而关于标量暗孤子和矢量暗-暗孤子的数值模拟和解析分析表明它们不具有这些波动性质。这些研究结果加深了学界关于暗孤子波动性的认识。（3）基于吸引相互作用BEC中非简并亮孤子的研究,进一步发展DT方法构造了排斥相互作用BEC中多谷暗孤子的精确解。分析表明多谷暗孤子的速度和相位跃变范围依赖于它的宽度相关参数。特别地,多谷暗孤子与单谷暗孤子碰撞后会转变成呼吸子,分析表明这一现象是由碰撞后亮孤子的有效能量混合引起的。另外还观察了多谷暗孤子的干涉和隧穿行为,分析表明它们之间的干涉具有丰富的多周期性质。而且,由于孤子宽度参数会影响多谷暗孤子的速度上限,使得每个周期的下限值发生变化。这些性质显着区别于单谷暗孤子和非简并亮孤子的干涉性质。（4）考虑到多组分耦合BEC的组分间可以存在粒子转换通道（如单粒子转换、双粒子转换等）,探究了带有双粒子转换效应的两组分BEC中内态转换动力学。一方面,讨论了基于干涉效应诱发的内态转换,得到了四种新型的局域波。调制不稳定性分析表明,它们存在的背景同时具有两个调制不稳定性分支。为此我们提出了一种用扰动本征矢判断弱扰动选择调制不稳定性分支的方法,从而解释了这几种局域波的激发机制。另一方面,探究了由调制不稳定性诱发的内态转换,提出用弱周期扰动激发可控粒子转换率的理论方案,扰动周期的大小决定最终的粒子转换率。粒子转换率可用来测量Akhmediev呼吸子的相位跃变。
二、Coherence Loss of Two-Photon Jaynes-Cummings Model in Dispersive Approximation（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Coherence Loss of Two-Photon Jaynes-Cummings Model in Dispersive Approximation（论文提纲范文）
（1）1.3μm高速光子晶体面发射激光器与拓扑面发射激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 高速半导体激光器及其研究状况概述 |
| 1.2.1 高速垂直腔面发射激光器(VCSELs)概述 |
| 1.2.2 高速分布反馈(DFB)激光器概述 |
| 1.2.3 高速量子级联激光器(QCLs)概述 |
| 1.2.4 高速光子晶体激光器(PCLs)概述 |
| 1.2.5 高速半导体激光器的瓶颈及发展趋势 |
| 1.3 光子晶体面发射激光器(PCSELs)研究进展 |
| 1.3.1 大面积相干1.3μm PCSELs |
| 1.3.2 PCSELs的光束模式控制 |
| 1.3.3 PCSELs的光束控制 |
| 1.3.4 高亮度PCSELs |
| 1.4 拓扑光子学 |
| 1.4.1 从拓扑电子学到拓扑光子学 |
| 1.4.2 拓扑光子晶体激光器研究进展 |
| 1.5 涡旋光束 |
| 1.5.1 涡旋光束的发展历程 |
| 1.5.2 涡旋光束光通信原理及优势 |
| 1.5.3 OAM模式的复用与解复用 |
| 1.5.4 OAM编码通信技术 |
| 1.5.5 拓扑涡旋激光器研究进展 |
| 1.6 本论文选题依据及主要研究内容 |
| 第二章 高速光子晶体面发射激光器的理论基础 |
| 2.1 半导体激光器速率方程理论 |
| 2.1.1 量子阱激光器速率方程模型 |
| 2.1.2 量子级联激光器速率方程模型 |
| 2.1.3 量子点激光器速率方程模型 |
| 2.2 半导体激光器的直接调制原理 |
| 2.3 光子晶体面发射激光器(PCSELs)的理论基础 |
| 2.3.1 PCSELs带边激射原理 |
| 2.3.2 PCSELs阈值增益 |
| 2.3.3 PCSELs输出光功率 |
| 2.3.4 PCSELs输出光功率的提高方法 |
| 2.3.5 PCSELs三维耦合波理论 |
| 2.4 Purcell因子和自发辐射因子 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 拓扑光子学基础 |
| 3.1 拓扑绝缘体与Dirac方程 |
| 3.1.1 Dirac方程和束缚态的解 |
| 3.1.2 修正的Dirac方程与Z2 拓扑不变量 |
| 3.1.3 拓扑不变量与量子相变 |
| 3.1.4 拓扑保护的边界态解 |
| 3.2 拓扑物理中的经典模型 |
| 3.2.1 Su-Schrieffer-Hegger(SSH)模型 |
| 3.2.2 Haldane模型 |
| 3.2.3 Bernevig-Hughes-Zhang(BHZ)模型 |
| 3.3 光子Dirac锥及其相关物理 |
| 3.3.1 光子晶体中的Dirac锥 |
| 3.3.2 Dirac 光局域模 |
| 3.4 二维光子拓扑绝缘体 |
| 3.4.1 光子拓扑绝缘体中的拓扑不变量 |
| 3.4.2 赝时间反转对称性与赝自旋 |
| 3.4.3 二维拓扑保护边缘态 |
| 3.4.4 拓扑光子晶体的k·P模型 |
| 3.4.5 拓扑光子相变机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 1.3μm 高速光子晶体面发射激光器研究 |
| 4.1 双晶格光子晶体谐振腔 |
| 4.1.1 双晶格光子晶体谐振腔的概念 |
| 4.1.2 双晶格光子晶体谐振腔晶格间距的调谐 |
| 4.2 1.3μm高速双晶格光子晶体面发射激光器设计 |
| 4.2.1 异质PCSELs的结构设计 |
| 4.2.2 理论分析 |
| 4.2.3 结论 |
| 4.3 基于Dirac点 1.3μm高速光子晶体面发射激光器的设计 |
| 4.3.1 研究背景 |
| 4.3.2 理论基础 |
| 4.3.3 器件设计 |
| 4.3.4 仿真结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 1.3μm 高速拓扑体态面发射激光器研究 |
| 5.1 高速拓扑体态面发射激光器的设计 |
| 5.1.1 二维拓扑光子晶体谐振腔的设计 |
| 5.1.2 仿真结果 |
| 5.2 理论分析 |
| 5.2.1 蜂窝光子晶体的紧束缚模型 |
| 5.2.2 基于赝自旋能带反转分析 |
| 5.2.3 拓扑谐振腔支持的腔模 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 1.3μm 高速 Dirac 涡旋腔面发射激光器研究 |
| 6.1 矢量光束的理论基础 |
| 6.2 Dirac涡旋腔 |
| 6.2.1 对DFB激光器和VCSELs的拓扑理解 |
| 6.2.2 Jackiw-Rossi零模 |
| 6.2.3 Dirac涡旋腔的参数 |
| 6.2.4 Dirac涡旋腔的性质 |
| 6.3 1.3μm 高速 Dirac 涡旋腔面发射激光器的设计 |
| 6.3.1 异质 Dirac 涡旋腔的设计 |
| 6.3.2 仿真结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本论文主要完成工作 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）面向量子网络的光子-原子混合集成芯片研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子计算与量子信息 |
| 1.2 量子网络的构造和实现 |
| 1.2.1 量子节点的构建 |
| 1.2.2 量子接口与长距离传输 |
| 1.2.3 量子中继器的建立 |
| 1.3 本文结构安排 |
| 第2章 基于C-QED系统的量子节点构建 |
| 2.1 量子节点的物理实现方案 |
| 2.2 Jaynes-Cummings模型 |
| 2.3 量子节点的构建 |
| 2.3.1 量子信息的处理 |
| 2.3.2 量子信息的接收和发送 |
| 2.3.3 量子信息的存储 |
| 2.4 不同体系的C-QED系统研究进展 |
| 第3章 基于Fabry-Perot腔和热原子系综的C-QED系统研究 |
| 3.1 Fabry-Perot腔 |
| 3.1.1 FP腔的理论模型 |
| 3.1.2 FP腔的参数选择 |
| 3.1.3 FP腔的模式匹配 |
| 3.1.4 FP腔的阻抗匹配 |
| 3.2 腔增强的电磁诱导透明 |
| 3.2.1 电磁诱导透明 |
| 3.2.2 单模共振情况下的腔内电磁诱导透明 |
| 3.2.3 双模共振条件下的电磁诱导透明: 理论分析 |
| 3.2.4 双模共振情况下的电磁诱导透明: 实验结果 |
| 3.2.5 双模共振情况下的电磁诱导透明: 总结和讨论 |
| 3.3 基于光致极化的高性能无噪声非互易器件 |
| 3.3.1 理论原理 |
| 3.3.2 实验分析 |
| 3.3.3 讨论 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 单原子的陷俘 |
| 4.1 冷原子系综的捕获 |
| 4.1.1 多普勒冷却与光学粘团 |
| 4.1.2 亚多普勒冷却与磁光阱 |
| 4.1.3 磁光阱的实验实现 |
| 4.1.4 冷原子系综的捕获和表征 |
| 4.2 单原子的捕获 |
| 4.2.1 利用远失谐红外偶极阱实现捕获单原子的原理 |
| 4.2.2 实验实现 |
| 4.2.3 单原子的表征与统计分析 |
| 4.3 讨论 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 基于集成光子线路的量子接口研究 |
| 5.1 基于氮化铝集成芯片的可调谐1560nm～780nm频率转换器 |
| 5.2 频率转换器工作波段的调节——热效应法 |
| 5.3 基于环境温度调节的红外激光与Rb原子跃迁频率对接 |
| 5.4 讨论 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 基于热原子和集成光子波导的可封装原子-光子器件 |
| 6.1 集成光子波导的理论分析和波导芯片设计 |
| 6.2 集成光与原子相互作用平台的搭建 |
| 6.3 波导上的原子饱和吸收效应 |
| 6.4 基于波导倏逝场和原子塞曼效应的垂直法拉第效应 |
| 6.5 讨论 |
| 6.6 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（3）超导多能级和多比特系统中的退位相和量子态调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 量子计算简介 |
| 1.1.1 经典比特与量子比特 |
| 1.1.2 量子测量 |
| 1.1.3 量子门与量子线路 |
| 1.1.4 普适量子门 |
| 1.2 量子计算的物理实现 |
| 1.2.1 超导量子计算 |
| 1.2.2 其它量子计算平台 |
| 1.3 量子物理问题的研究 |
| 1.4 本文的研究内容与安排 |
| 第2章 超导量子电路 |
| 2.1 电路的量子化 |
| 2.1.1 从LC谐振电路开始 |
| 2.1.2 约瑟夫森结 |
| 2.2 基于约瑟夫森结的超导量子比特 |
| 2.2.1 电荷量子比特与传输子量子比特 |
| 2.2.2 位相量子比特 |
| 2.2.3 磁通量子比特 |
| 2.2.4 比特之间的耦合 |
| 2.3 单量子比特的操控 |
| 2.3.1 快速相干调制 |
| 2.3.2 虚拟Z门 |
| 2.4 两比特量子门的实现 |
| 2.4.1 iSWAP门 |
| 2.4.2 CZ门 |
| 2.4.3 CR门 |
| 2.5 量子比特的读出 |
| 2.5.1 量子非破坏测量(QND)的实现 |
| 2.5.2 量子态层析(State Tomography) |
| 2.5.3 量子过程层析(Process Tomography) |
| 第3章 量子比特的设计与制备 |
| 3.1 量子比特基本参数的选择 |
| 3.2 量子比特的设计与仿真 |
| 3.2.1 传输线与共面波导谐振腔的设计 |
| 3.2.2 Transmon等效电容的计算 |
| 3.2.3 对电感的有限元仿真 |
| 3.2.4 量子比特能级与本征态波函数的仿真 |
| 3.3 样品的制备 |
| 第4章 量子比特的基本测量 |
| 4.1 测量系统简介 |
| 4.1.1 稀释制冷机 |
| 4.1.2 噪声抑制措施 |
| 4.1.3 参量放大器 |
| 4.1.4 室温混频模块 |
| 4.1.5 样品的安装 |
| 4.2 测量程序QuLab的设计 |
| 4.2.1 QuLab的基本设计思路 |
| 4.2.2 QuLab的组成模块 |
| 4.2.3 QuLab的系统结构 |
| 4.3 样品基本参数的测量 |
| 4.3.1 信号的优化 |
| 4.3.2 读出点与工作点的确定 |
| 4.3.3 退相干时间的测量 |
| 4.3.4 单量子比特门的校准 |
| 第5章 相干态光子诱导的退位相研究 |
| 5.1 超导量子比特中退位相的研究现状 |
| 5.2 位相随机游走模型 |
| 5.3 实验的设置与基本参数 |
| 5.4 磁通噪声诱导退位相 |
| 5.5 相干态光子诱导退位相 |
| 5.6 相干态光子诱导退位相的统计学解释 |
| 5.7 小结 |
| 第6章 超导多能级系统中物理问题研究 |
| 6.1 双光场驱动下的Ξ型三能级系统 |
| 6.1.1 双光场驱动下的Ξ型三能级系统的哈密顿量 |
| 6.1.2 Ξ 型三能级系统中的Lindblad超算符 |
| 6.2 受激拉曼绝热通道(STIRAP) |
| 6.2.1 受激拉曼绝热通道(STIRAP)基本原理 |
| 6.2.2 STIRAP在 Xmon中的实现 |
| 6.2.3 STIRAP作为新型量子门的应用 |
| 6.3 强场探测下的Autler-Townes劈裂现象 |
| 6.3.1 Autler-Townes劈裂的理论解释 |
| 6.3.2 Transmon型量子比特中的Autler-Townes劈裂现象 |
| 6.3.3 人工三能级原子对一维光场的散射 |
| 第7章 超导耦合多量子比特系统的研究 |
| 7.1 多比特磁通串扰的矫正 |
| 7.2 多比特的并行读出 |
| 7.2.1 不同量子态的自动分辨 |
| 7.3 耦合两比特及两比特门的实现 |
| 7.3.1 比特间耦合对能谱的影响 |
| 7.3.2 iSWAP实验结果 |
| 7.3.3 bSWAP实验结果 |
| 第8章 总结与展望 |
| 附录 A 文中涉及的部分数学推导过程 |
| A.1 根据重复实验结果确定事件发生的概率 |
| A.2 随机变量的矩生成函数、特征函数 |
| A.3 读出模块下变频信号的处理 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
（4）核物质对称能和Jaynes-Cummings模型发展的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 核物质对称能的研究背景 |
| 1.1.1 什么是核物质的对称能 |
| 1.1.2 为什么研究核物质的对称能 |
| 1.2 核物质对称能的实验研究现状 |
| 1.2.1 重离子碰撞相关实验 |
| 1.2.2 核素质量数据对对称能的约束 |
| 1.2.3 同位旋相似态 |
| 1.2.4 中子皮厚度测量相关实验 |
| 1.2.5 核散射 |
| 1.3 核物质对称能的理论研究现状 |
| 1.4 短程关联简介 |
| 1.5 腔量子电动力学简介 |
| 1.5.1 腔量子电动力学历史简介 |
| 1.6 从哈密顿量中去除快速振荡的项,有效哈密顿量 |
| 1.7 拉比振荡的塌缩与重现相关研究背景简介 |
| 1.8 论文的研究目的和主要内容 |
| 第二章 短程关联对高于饱和密度处核物质对称能密度依赖行为的影响 |
| 2.1 对称核物质核子动量分布 |
| 2.2 MDI能量密度泛函参数的确定和对称能的计算结果与讨论 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 一个包含色散型非线性相互作用JC模型中拉比振荡重现机制和零纠缠演化 |
| 3.1 在具有强度依赖能级移动的JC模型中清晰的Q函数分裂机制 |
| 3.2 拉比振荡塌缩与重现、Q函数分裂与融合、能级结构三者之间的关系 |
| 3.3 具有强度相关能级移动的JC模型中的时间相关严格指针态解 |
| 3.4 非零能量交换相互作用下的严格无纠缠时间演化 |
| 3.5 所讨论现象的物理实现 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间完成的学术成果 |
| 致谢 |
（5）耗散耦合腔阵列中的量子相变（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 第二章 开放环境下的Jaynes-Cummings-Hubbard模型 |
| 2.1 Jaynes-Cummings模型 |
| 2.2 Jaynes-Cummings-Hubbard模型 |
| 2.3 开放环境中的Jaynes-Cummings-Hubbard模型 |
| 第三章 准玻色子方法 |
| 3.1 准玻色子方法 |
| 3.2 耦合腔的输运性质 |
| 3.3 布居囚禁 |
| 第四章 开放环境下Jaynes-Cummings-Hubbard模型的平均场解 |
| 4.1 准玻色子的单格点平均场 |
| 4.2 格点能的微扰论解 |
| 4.3 超流序参量的微扰论解 |
| 第五章 耗散对超流-莫特绝缘相变的影响 |
| 5.1 序参量随时间的演化 |
| 5.2 耗散对临界值的影响 |
| 5.3 耗散导致的粒子数涨落 |
| 5.4 填充数对有效排斥势的影响 |
| 5.5 耗散导致的非整数填充 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 在学期间研究成果 |
| 致谢 |
（6）原子和超导量子比特与场相互作用系统的量子纠缠（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子信息学 |
| 1.1.1 量子隐形传态 |
| 1.1.2 量子密集编码 |
| 1.1.3 纠缠交换 |
| 1.1.4 量子计算 |
| 1.2 本文的主要研究内容 |
| 第2章 两个独立Jaynes-Cummings 模型中纠缠的交换 |
| 2.1 Jaynes-Cummings模型 |
| 2.2 两个独立JC 模型中纠缠的交换 |
| 2.2.1 两个独立JC 模型和基本方程 |
| 2.2.2 结果和讨论 |
| 2.2.3 实验上实现的可行性 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 k 光子JC 模型中量子纠缠的研究 |
| 3.1 量子纠缠的度量 |
| 3.1.1 线性熵 |
| 3.1.2 Von Neumann熵 |
| 3.1.3 形成纠缠度 |
| 3.1.4 负值度 |
| 3.2 JC 模型中线性熵和von Neumann 熵的计算 |
| 3.3 考虑斯塔克位移和类克尔介质的k 光子JC 模型中线性熵特性 |
| 3.3.1 理论模型及演化方程 |
| 3.3.2 结果和分析 |
| 3.3.3 实验上实现的可行性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 两超导电荷量子比特与场相互作用系统的纠缠研究 |
| 4.1 超导电荷量子比特 |
| 4.2 两个超导电荷比特和场的纠缠 |
| 4.3 两个超导电荷比特之间的纠缠 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 纠缠的产生 |
| 5.1 先后通过一个热态腔的两原子之间纠缠的突然产生 |
| 5.1.1 理论模型和基本方程 |
| 5.1.2 两原子之间纠缠的演化 |
| 5.1.3 实验上实现的可行性 |
| 5.2 先后通过一个数态腔的两原子之间纠缠的动力学特性 |
| 5.3 分别处于通过光纤连接的两个腔中的两原子纠缠的操控 |
| 5.3.1 物理模型及演化方程 |
| 5.3.2 结果和讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 纠缠的突然死亡 |
| 6.1 纠缠突然死亡的提出 |
| 6.2 孤立原子和腔内双光子JC 模型中原子之间的纠缠突然死亡 |
| 6.2.1 孤立原子和腔内双光子JC 模型 |
| 6.2.2 数值结果与分析 |
| 6.3 通过量子噪声信道之后Werner 态的纠缠特性研究 |
| 6.3.1 两量子比特系统通过量子噪声信道之后的密度矩阵 |
| 6.3.2 通过量子噪声信道之后Werner 态的纠缠突然死亡研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）Kerr介质中J-C模型的色散近似耗散动力学（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 模型及公式表述 |
| 2 数值计算结果及讨论 |
| 3 结论 |
（8）量子相干介质的非线性光学性质及其相关现象的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 工作背景介绍及研究的现状 |
| 1.2 本论文的研究内容简介及研究意义与创新 |
| 2 理论基础与工具 |
| 2.1 描述量子系统的三种基本图像 |
| 2.2 光与物质相互作用的半经典理论 |
| 2.3 光与物质相互作用的全量子理论 |
| 2.4 缀饰态理论和EIT |
| 2.5 缓变波幅方程及其相移、能耗和时延 |
| 2.6 极化强度/极化率的两种表示方法 |
| 2.7 自发辐射的 Weisskopf-Wigner 理论 |
| 2.8 自发辐射相干理论 |
| 2.9 拉普拉氏变换及相关理论 |
| 3 三态冷原子介质中仅使用一束脉冲激光的超慢光孤子 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型与非线性演化方程 |
| 3.3 小结 |
| 4 三能级原子介质中辅助微波诱导相干的高效三波混频 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三波混频方案和耦合方程 |
| 4.3 结果分析和讨论 |
| 4.4 小结 |
| 5 N-型原子介质中通过原子相干的光学双稳态和多稳态 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型与动力学方程 |
| 5.3 数值结果与讨论 |
| 5.4 小结 |
| 6 半导体介质中光学双稳态的相干控制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 非对称半导体量子阱系统中光学双稳态的相干控制 |
| 6.3 隧穿耦合双量子阱中光学双稳态的相干控制 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 自发辐射光谱的调控和复合型自发生成相干的模拟 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 双暗态共振的五能级原子系统自发辐射光谱的调控和复合型自发生成相干的模拟 |
| 7.3 环形原子介质中自发辐射光谱的调控 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 光密介质中的非线性吸收色散响应和布居动力学 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 单模激光在三能级原子光密介质中的非线性吸收和色散响应 |
| 8.3 单模激光在四能级原子光密介质中的非线性吸收增益响应和布居演化 |
| 8.4 本章小结 |
| 9 双暗态共振五能级原子系统中的探测放大响应 |
| 9.1 引言 |
| 9.2 原子模型和密度矩阵方程 |
| 9.3 稳态分析和讨论 |
| 9.4 小结 |
| 10 双暗态共振引起的窄谱线增强和双电磁诱导双光子透明 |
| 10.1 引言 |
| 10.2 理论模型和运动方程 |
| 10.3 数值结果和定性分析 |
| 10.4 实验方案 |
| 10.5 小结 |
| 论文总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文目录 |
（9）硒化锌/液晶分子锚定对表面等离激元激发调控及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 液晶及其取向 |
| 1.3 表面等离激元及器件 |
| 1.4 对表面等离激元的调制 |
| 1.4.1 利用液晶光学各项异性调制SPP |
| 1.4.2 改变半导体电荷密度调制SPP |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第2章 基于薄膜表面单边锚定效应的液晶分子取向 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电子束蒸镀硒化锌薄膜的制备与表征 |
| 2.2.1 电子束制备硒化锌薄膜及光学性质 |
| 2.2.2 硒化锌薄膜的界面特性表征 |
| 2.3 5CB分子在硒化锌(111)面上的单侧吸附 |
| 2.3.1 硒化锌(111)表面原子弛豫及不同位置5CB分子的稳定态 |
| 2.3.2 硒化锌(111)和5CB分子间吸附能与电荷转移 |
| 2.4 液晶层垂直取向的性质测量 |
| 2.4.1 液晶盒制备流程 |
| 2.4.2 液晶层垂直取向的光学表征 |
| 2.5 外电场控制的液晶光学调制 |
| 2.5.1 偏振调制器设计 |
| 2.5.2 液晶层表面锚定能和分子倾角测量 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 液晶/硒化锌界面电荷积累与金属化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 硒化锌/5CB界面的电荷重新分布 |
| 3.2.1 电荷积累及电子轨道退化 |
| 3.2.2 类异质结结构电子态密度分析 |
| 3.3 界面电荷积累导致的光学性质改变 |
| 3.4 基于表面金属化的表面等离激元激发 |
| 3.4.1 界面等离激元激发和双向耦合 |
| 3.4.2 表面等离激元双向耦合导致的衍射增强 |
| 3.5 界面金属化材料的推广 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 硒化锌/液晶界面的等离激元激发特性及影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 金属化表面激发等离激元的有限元分析 |
| 4.3 基于表面等离激元的双光束高效能量耦合及转移 |
| 4.3.1 交变电场下表面等离激元导致衍射效率增强 |
| 4.3.2 偏振方向和级次扩展方向的相关性研究 |
| 4.3.3 多频率等离激元在界面的激发 |
| 4.4 场增强效应导致的表面永久光栅 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 电场调控局域等离激元器件的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电磁诱导透明超表面理论分析 |
| 5.3 电控液晶层调制超表面响应 |
| 5.3.1 等离激元诱导透明超表面光学响应分析 |
| 5.3.2 液晶层调控入射光 |
| 5.4 局域表面等离激元振荡研究 |
| 5.4.1 超表面结构尺寸和吸收模式之间的联系 |
| 5.4.2 表面电荷积累和结构间能量耦合 |
| 5.4.3 超表面器件制备的可行性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）玻色-爱因斯坦凝聚体中的矢量孤子及其波动性质（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 孤子简介 |
| 1.1.1 标量孤子 |
| 1.1.2 矢量孤子 |
| 1.2 孤子波动性质的研究究进展 |
| 1.3 论文框架结构 |
| 第二章 矢量亮孤子的波动性质 |
| 2.1 玻色-爱因斯坦凝聚体中的简并亮孤子 |
| 2.1.1 简并亮孤子解的构造 |
| 2.1.2 简并亮孤子的干涉和隧穿动力学 |
| 2.2 玻色-爱因斯坦凝聚体中的非简并亮孤子 |
| 2.2.1 非简并亮孤子解的构造 |
| 2.2.2 非简并亮孤子的干涉和隧穿动力学 |
| 2.2.3 非简并亮孤子的稳定性分析 |
| 第三章 矢量单谷暗孤子的波动性质 |
| 3.1 玻色-爱因斯坦凝聚体中亮-暗孤子的波动性质 |
| 3.1.1 亮-暗孤子解的构造 |
| 3.1.2 亮-暗孤子的干涉和隧穿动力学 |
| 3.2 玻色-爱因斯坦凝聚体中暗-亮孤子的波动性质 |
| 3.2.1 暗-亮孤子解的构造 |
| 3.2.2 暗-亮孤子的干涉和隧穿动力学 |
| 第四章 矢量多谷暗孤子的波动性质 |
| 4.1 多谷暗孤子解的构造 |
| 4.1.1 双谷暗孤子解 |
| 4.1.2 三谷暗孤子解 |
| 4.2 多谷暗孤子的相位特性 |
| 4.2.1 双谷暗孤子的相位特性 |
| 4.2.2 三谷暗孤子的相位特性 |
| 4.3 多谷暗孤子与呼吸子的态转换动力学 |
| 4.4 多谷暗孤子的干涉和隧穿动力学 |
| 第五章 矢量孤子之间的内态转换 |
| 5.1 线性干涉效应应诱发的内态转换 |
| 5.1.1 干涉效应应诱导导的非线性局域波 |
| 5.1.2 非线性局域波之间的相互作用 |
| 5.1.3 关于调制不稳定性分支的讨论 |
| 5.2 调制不稳定性诱发的内态转换动力学 |
| 5.2.1 单单次内态转换动力学及其机制 |
| 5.2.2 高阶调制不稳定性诱发的内态转换 |
| 5.2.3 多次内态转换动力学 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的科研情况 |
| 作者简介 |
四、Coherence Loss of Two-Photon Jaynes-Cummings Model in Dispersive Approximation（论文参考文献）
- [1]1.3μm高速光子晶体面发射激光器与拓扑面发射激光器研究[D]. 李儒颂. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(08)
- [2]面向量子网络的光子-原子混合集成芯片研究[D]. 胡昕欣. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [3]超导多能级和多比特系统中的退位相和量子态调控[D]. 徐晖凯. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2019(01)
- [4]核物质对称能和Jaynes-Cummings模型发展的理论研究[D]. 张欣. 南京大学, 2016(08)
- [5]耗散耦合腔阵列中的量子相变[D]. 刘科. 兰州大学, 2012(09)
- [6]原子和超导量子比特与场相互作用系统的量子纠缠[D]. 廖庆洪. 哈尔滨工业大学, 2011(04)
- [7]Kerr介质中J-C模型的色散近似耗散动力学[J]. 朱敏,周青春. 量子光学学报, 2007(04)
- [8]量子相干介质的非线性光学性质及其相关现象的研究[D]. 李家华. 华中科技大学, 2007(05)
- [9]硒化锌/液晶分子锚定对表面等离激元激发调控及应用研究[D]. 苏航. 哈尔滨工业大学, 2021
- [10]玻色-爱因斯坦凝聚体中的矢量孤子及其波动性质[D]. 秦艳红. 西北大学, 2021(12)