导读:本文包含了腔量子电动力学论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:量子,电动力学,光子,超导,电路,横截面,系统。
腔量子电动力学论文文献综述
段雪珂,古英,龚旗煌[1]（2019）在《微纳尺度腔量子电动力学》一文中研究指出腔量子电动力学是在单量子层次上研究光和物质相互作用,在光和原子的强弱耦合、量子相干以及量子信息等方面取得了巨大的成功。通过局域场增强效应,微纳光子结构可以极大地提高光和量子体系的耦合强度,给传统腔量子电动力学带来了新的研究机遇。文章综述了微纳尺度腔量子电动力学的基本原理、重要进展以及可能的应用,特别是在基于金属微纳结构的复合体系中的量子光学效应。这些研究工作不但丰富了光和物质相互作用的内容,还将为芯片上量子信息过程及其可扩展量子网络提供一定的基础。(本文来源于《物理》期刊2019年06期）
魏阳华[2]（2019）在《腔量子电动力学系统相干完全吸收与非经典态制备》一文中研究指出光吸收是光与物质相互作用的效应之一,如何实现光的完全吸收一直是科学研究者们十分关注的问题。为实现这一目的,人们不断地用天然材料、人造材料(结构)尝试。2010年Chong等人运用时间反演、反激光等物理思想:将谐振腔内的增益介质替换成耗散介质,然后用两束振幅相同、频率相同、传播方向相反的激光从两侧驱动腔,选择合适系统参数后,实现了相干完全吸收。这一技术的实现,引发了广大研究者们的兴趣,随后他们在光腔、波导、一维光子结构、超薄结构、等离子体、石墨烯、超材料等结构和材料中实现了相干完全吸收。相干完全吸收的实现,为制作全光学开关、传感器、调谐器、滤波器等提供了理论和技术基础,并部分己在实验室实现了。考虑到量子效应,量子区域的相干完全吸收会有一些新颖的特性。本文基于全量子理论研究了腔量子电动力学系统的相干完全吸收及其非经典态制备,以及多个光力系统的机械振子GHZ态和cluster态的制备。首先考虑一个腔内放置了单个原子或量子点的腔量子电动力学系统,用两束相同的激光分别从左右两侧驱动腔。由于强耦合导致的光子阻塞效应,系统可近似到单光子空间内演化。通过全量子理论分析,得到了非线性区域的相干完全吸收条件。在量子非线性系统中,原子耗散和腔耗散等非相干损耗过程会使得腔内光子的纯度降低。在相干完全吸收情况下,腔内场始终表现出正交压缩特性,由于量子涨落,还存在极少量的双光子和多光子的输出场,该输出场处于高阶亚泊松分布。其次,在该系统中增加了一块光学参量振荡器(OPO晶体)和一束倍频激光,后者用于驱动腔。倍频腔光子经过OPO晶体后分解成两个低频光子,系统近似到双光子空间演化。通过选择系统参数,得到了深度的相干完全吸收:腔输出场的单光子振幅为零,双光子振幅同时也为零。此外,还选择了适当的系统参数使得单光子输出不为零,而双光子输出为零。此时的输出场仅剩下单光子态和极少部分的多光子态,输出场可看作为较理想的单光子场。最后,提出了一个有效方案用于在多个腔光力系统中制备机械振子的GHZ态和cluster态。在此方案中,每个光力腔由一个蓝失谐脉冲驱动,从而在腔输出场和机械振子间建立量子引导关联,然后将腔输出场注入到一个具有不同透射率的光分束器阵列上,通过测量光分束器阵列上的输出场的幅度正交分量和相位正交分量,进而得到了机械振子的GHZ态和cluster态。所获得的机械振子的GHZ态和cluster态可以看作是由一个有效的机械振子-分束器阵列的输出场和处在压缩态的机械振子输入场的迭加态。(本文来源于《华中师范大学》期刊2019-05-01）
钱琛江[3]（2019）在《微腔—量子点强耦合体系中的腔量子电动力学与调控》一文中研究指出腔量子电动力学主要研究在微腔中光与物质的相互作用,是量子力学的一个重要部分。由于光与物质相互作用可提供光子与电子/激子的量子界面,从而进行能量与信息的交换,因此腔量子电动力学是量子信息的核心部分。半导体量子点是长寿命的固态量子光源,并且不需要复杂的固定方式就能够嵌入半导体材料。同时,光子晶体微腔具有高品质因子与小模式体积的优点,并且不同的光子晶体微腔能够通过光子晶体波导进行耦合。因此,光子晶体微腔-量子点系统是理想的固态量子信息载体,在实现片上集成的量子光学网络等方面有着广泛的应用前景。然而,由于腔-点系统的制备过程复杂,需要的加工精度较高,国内在这一领域的研究尚属空白。并且,目前国际上对于腔-点系统的研究,主要集中在量子点基态的单个激子上。通常量子点的基态波函数较小,与微腔的耦合可以用简单的偶极近似来分析。这样的系统耦合强度通常较小,只有一个光子参与耦合过程,并且由于固态系统的特性,腔-点系统难以调控。这些不足之处很大程度上限制了腔-点系统的进一步发展。通过数年的努力,我们成功制备出高品质因子的光子晶体微腔,并实现了微腔-量子点强耦合系统,填补国内在该领域的空白。光子晶体的制备需要电子束曝光、电感耦合等离子体刻蚀等先进工艺。曝光强度、刻蚀速度不仅受到设定参数影响,同时也与室内温度、腔体氛围等环境因素有关。因此,我们在每次制备时都优化参数,达到了较好的制备效果。同时,光子晶体的表征超出了普通光学显微镜的精度范围,需要使用电子显微镜才能观测。在不断的尝试和探索之后,我们熟练掌握了各种设备的使用,总结出参数的优化方法。我们最终成功制备出高品质光子晶体微腔,达到了国际水平,为实现微腔-量子点强耦合系统奠定了基础。此外,针对国际上研究集中于基态单激子的局限性,我们重点研究了了复杂体系下的腔-点系统。我们首先研究了微腔-双激子系统及其双光子过程。单个量子点即含有激子态与双激子态,可以作为双光子源。然而,由于量子点的双激子束缚能较大,往往远大于量子点与微腔的单光子耦合强度,因此微腔与双激子态之间的双光子耦合非常小。我们通过选取较大尺寸的量子点,减小了双激子束缚能,增大了微腔与量子点之间的耦合强度。最后,我们实现了单光子耦合强度约为双激子束缚能一半的微腔-双激子强耦合系统,观察并论证了其中的双光子拉比劈裂,将该系统由单光子过程推向多光子过程。除了微腔-双激子系统之外,我们首次提出并证实了微腔-量子点激发态耦合系统。量子点的激发态波函数扩展远大于基态,因此其与微腔的耦合处于非偶极近似下。因此,当磁场使得波函数收缩之时,微腔-量子点激发态的耦合强度会上升,这与之前基态的实验结果相反。通过磁场的调控,我们实现了210μeV的耦合强度,这是目前微腔-量子点系统的最大值。通过微腔-量子点激发态耦合系统,我们极大地提升了耦合强度和可控性,解决了之前微腔-量子点基态系统中的一些缺点,同时保留了长寿命与可集成性的优点。这些研究成果将在量子光学网络中起到重要的作用。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》期刊2019-02-01）
杜文园[4]（2018）在《激光场中的量子电动力学过程》一文中研究指出本篇论文的主要目的就是加深激光场对于量子电动力学中相对论过程影响的理解。我们知道计算QED过程,费曼图是一个非常重要的方法,通过画出费曼图,利用费曼规则来计算跃迁几率。对于激光场中QED过程的研究就需要知道激光场缀饰带电粒子的非微扰波动方程精确解,也就是激光缀饰费米子的传播子的公式。沃尔科夫最先给出了平面电磁波中电子运动方程的精确解,我们在这个精确解的基础上画费曼图,将激光缀饰电子态来替代自由电子线,计算激光辅助的QED过程。本篇文章中我们对叁个过程进行了讨论;第一个是相对论电子-μ子在线偏振激光场中的散射过程,我们采用计算低阶费曼图的方法来研究。理论结果表明:1)在中等和大散射角,大量的多光子过程发生在散射过程中,这一非线性现象可以预测在此碰撞过程中电子和μ子的出现了共振态。2)光吸收(反向轫致辐射)主导光发射(bremsstrahlung),从而导致散射截面增大。3)当激光场的极化方向偏离入射方向时,激光修正总散射截面很大程度上取决于散射电子的方位角。同时我们也分析了散射横截面对激光场强度、极化方向和电子入射能的依赖性。第二个是在线性偏振激光场中μ子对正电子的散射过程。我们通过一系列的数值计算和理论分析,结果表明:1)在大散射角度下,同样在散射过程中会发生大量的多光子过程。对比于光子吸收过程,光子发射过程占主导。2)在角度分布中可以观察到一些关于振荡、暗角窗和不对称的非线性现象。我们分析了产生“暗窗”和几何不对称的原因。3)对总的微分散射横截面进行了分析,结果表明正电子入射能越大,总的微分散射横截面越小。分析了产生这些新结果的原因。最后,我们研究了双色激光场中μ子衰变的过程。双色激光场有基频ω和倍频2ω两个成分组成,它们的相位差是一个δ角度。我们发现在双色激光场中μ子的微分衰变速率随相角δ的变化而变化的。第一章,绪论。我们首先介绍了激光技术在原子物理学中的应用,接着分析了量子电动力学过程的研究发展,回顾了 QED的研究方法,以及激光技术发展后,各种激光场中QED过程的研究发展过程,比如激光场中的势散射过程的研究,激光诱导的康普顿散射过程,激光辅助的莫特散射等等,随着激光强度的增加,相对论处理的必要性,以及激光场中电子运动变得高度非线性,这样激光辅助的QED过程中出现了各种非线性效应;多光子过程,截断现象,暗窗效应等。最后我们介绍了双色激光场在研究原子分子过程中的重要作用,以及相干位相控制。第二章,激光场中量子电动力学过程的基本理论。我们用经典理论以及量子理论分别讨论了带电粒子与外场之间的相互作用,以及带电粒子在外场中获得的能量分析,讨论了双色激光场中电子的运动方程,分析在量子电动力学过程中引入激光外场,最终导致散射横截面中出现广义贝塞尔函数,讨论了广义贝塞尔函数的特征,通过鞍点近似方法讨论了广义贝塞尔函数的性质。第叁章,激光辅助的电子—μ子散射。我们研究了中等强度的线性极化激光场中相对论电子和μ子散射过程,我们采用低阶发费曼图的方法。通过数值分析方法,计算多光子过程的散射横截面,以及总的散射截面。我们直观的给出了散射过程中的非线性现象,比如多光子过程,截断现象,以及暗窗效应等。我们比较激光场存在的散射过程与无激光场的散射过程,我们发现在中等强度的激光场中激光场对总的散射截面的影响很小,几乎没有,这与A.I.Voroshilo他们的工作也是完全符合的。同时我们也发现散射横截面不仅依赖于激光场的强度,还与它的频率,偏振方向,以及入射电子的碰撞能量有关。我们同时也研究了相对论电子与自由运动μ子碰撞过程中的反冲效应。第四章,激光辅助的正电子μ子的散射。我们研究了在线性极化激光场中相对论正电子与μ子的散射过程,我们选取的激光场强度为中等强度的激光场,因此我们同样可以用玻恩近似方法来求解散射矩阵。通过数值计算和数学分析后我们发现并揭示了此散射过程中的非线性效应,比如多光子过程,截断现象,暗窗效应以及不对称效应[25,55]等。我们同时也分析了正电子μ散射过程中多光子过程与电子μ子散射多光子过程的区别。相比于电子μ子的散射,我们发现正电子μ的散射的多光子过程是以放出光子为主导的,此过程中放出的光子数要远大于吸收的光子数。对于总的微分散射横截面,结果表明入射正电子的能量越大,总散射横截面就越小。第五章,双色激光场中的μ衰变过程。我们选取的双色场是由基频(ω)和倍频(2ω)组成的经典电磁波。分析双色激光场的相干相位对μ衰变几率的影响。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2018-10-01）
赵鹏[5]（2018）在《电路量子电动力学：光与物质相互作用》一文中研究指出光与物质相互作用是自然界中基本的物理过程之一,而单个二能级系统与一个波色模相耦合,是最简单的光与物质相互作用模型。对该物理模型的理论研究和实验研究加深了人们对量子力学的理解。作为该模型的物理实现,腔量子电动力学(Cavity Quantum Electrodynamics,CQED)主要研究自然原子和腔光场之间的相互作用。经过数十年的实验研究,CQED系统已被证明是一个研究量子光学和量子信息处理的理想实验平台。此外随着对量子世界不断深入的理解,实验技术条件的不断发展以及与不同学科的交叉(如低温物理学,超导,微波工程,凝聚态物理等),人们认识到了将量子相干性作为新的资源带入“现实世界”的可能性,例如通过控制光与物质的相互作用来实现对量子信息的编码,操控和读取(即量子信息处理)。而作为固态版本的CQED系统,电路量子电动力学(Circuit QED)系统作为实现量子信息处理的可能系统引起人们的广泛关注,该系统凭借其灵活的可操作性以及可扩展性已成为最有希望实现量子计算机的物理系统之一。在研究新的量子技术方案的背景下,本文主要探究了电路量子电动力学系统中新的光与人工原子间的有效相互作用的机制,从而为量子态的操控提出新的方案。在正文中,将主要从以下两个角度来探究腔场与超导量子比特的耦合系统;(1)超导量子比特处于中心地位,而谐振腔只是辅助的系统。由于相当大的非谐性,超导量子比特一般被当作理想的二能级系统用来编码量子信息,即量子比特(Qubit)。实际上,超导量子比特作为天然的多能级原子,即使在物理过程中其高的能级(比如第叁个能级)没有占据数,其依然对系统的动力学有着重要的影响。这背后的物理机制是该动力学中一些虚过程涉及到了这些高的能级。我们发现利用这些涉及高的能级的虚过程,可以在光与原子耦合系统中观测到新的物理现象,例如单个光子激发两个或多个相互分离的原子,腔辅助的相互分离的多个量子比特间交换相互作用等。(2)谐振腔处于中心地位,而超导量子比特作为辅助系统来实现对谐振腔的量子态的操控。谐振腔可以看作一个理想的量子谐振子,有无限大维度的希尔伯特空间,可以用它来编码量子信息,这对实现量子纠错有着天然的便利(对超导量子比特来说,量子纠错需要多个物理比特构成一个逻辑比特,即逻辑比特冗余地编码在一个由多个比特构成相当大的希尔伯特空间中)。同时,当前高品质的谐振腔可以相当容易的实现且参数可控。然而,谐振腔作为相当简单的量子系统,与超导量子比特相比(用微波驱动可以制备在任意的量子态上),腔量子态的直接操控却几乎不可能(利用微波,只能制备在相干态上,与经典态几乎不可区分)。一般,对腔量子态的操控需要借助于辅助的非谐性元件(如超导量子比特)来完成。通过将一个叁能级人工原子和微波谐振腔耦合起来,我们实现了一个双光子驱动的克尔腔。通过绝热的演化,我们可以制备谐振腔的薛定谔猫态。同时,将多个这样的腔通过超导量子比特耦合起来,可以将该系统扩展成一个可用于实现量子信息处理的网络。(本文来源于《南京大学》期刊2018-05-01）
李蒙蒙[6]（2018）在《电路量子电动力学系统中的量子信息处理》一文中研究指出超导量子比特作为一种固态的人工原子因其可扩展性和易操作性被认为是最有可能实现量子计算的方案之一。而将腔量子电动力学(cavity QED)引入到超导电路中发展出的电路量子电动力学(circuit QED,cQED)系统,由于能有效地将超导量子比特与外界电磁环境隔离,为超导量子比特的操控和测量提供了一种简单和可靠的方式,并且这种方法提供了一种人工原子和光子的强耦合,也可以用来研究量子光学中的各种实验。本文主要的研究内容是Transmon和叁维谐振腔或者共面波导谐振腔耦合的cQED系统。首先介绍超导量子比特的基本概念,电路量子电动力学的基本内容以及基于这种方案搭建的测量系统以及测量方法。然后分别对单个比特和多比特耦合系统在量子信息和量子计算中的应用进行研究。在单比特中,我们利用二能级系统通过绝热演化测量了几何相位,这在容错量子计算中起着非常重要的作用。随后重点演示了非绝热区间内的超绝热布居数迁移。超绝热布居数迁移在量子计算、量子模拟和量子精密测量中起着非常重要的作用。为了抵消在一个快速演化过程中的非绝热的贡献,我们在初始的哈密顿量上增加一项超绝热修正项。在超绝热的过程中,如果初态制备在系统的本征态上,则系统总是沿着哈密顿量的本征态演化。然后我们从超绝热演化中提取出一个NOT门和一个相位Z门,这些操作具有快速和鲁棒性的优点,因此可以应用到量子信息处理中。我们还利用单比特的四能级演示了其作为两比特来实现门操作的可能性。此外,我们利用单比特二能级模拟Z2拓扑半金属的能带结构,揭示了在量子模拟方面,超导量子比特的优越性。最后我们介绍电容耦合和量子总线耦合多个量子比特的方案。在电容耦合系统中实现iSWAP门和控制Z(CZ)门,并且利用两比特以及叁比特的能级免交叉结构实现Landau-Zener-Stucklberg干涉。我们利用两个通过谐振腔耦合的Transmon中实现了两比特纠缠的测量。我们提出了一种利用分别测量两个量子比特的系综平均的方法来得到两比特纠缠态的量子层析。这两个量子比特都分别都有一个谐振腔与之耦合用来读取和操控。当我们制备了初态以后,每次都在后面进行一个幺正操作,这样进行四次,我们通过解一系列包含密度矩阵所有元素的方程组就能得到完整的密度矩阵了。(本文来源于《南京大学》期刊2018-05-01）
李沙[7]（2018）在《超强耦合机制下腔量子电动力学系统中的非线性动力学》一文中研究指出单模光场与原子的相互作用历来是量子光学的重要研究课题。利用旋波近似,从弱耦合到强耦合机制,人们都取得了一系列重要的结果。其中,实验上实现了单光子源,量子纠缠和光子阻塞等量子力学预言的效应。然而,随着研究的慢慢深入,对于更强的耦合,也就是深度强耦合机制,旋波近似方法并不适用,原子与光场的行为也表现出跟之前不一样的性质。这需要我们采用新的理论方法对深度强耦合机制下的系统加以研究。本文主要对叁能级原子与单模腔在深度强耦合机制下的动力学行为进行研究。具体内容主要包括下面叁个部分:(1)简要叙述了二能级原子与单模腔在弱耦合、强耦合和超强耦合叁种条件下的动力学行为以及其特点,并介绍叁能级原子相干捕获的现象。(2)研究叁能级原子与单模腔在深度强耦合机制下的动力学。我们发现在原子频率与腔场频率之比趋于零的特殊情况下,单模腔的统计平均光子数布居具有周期行为,同时,光子数布居到的最大的空间值与耦合强度成正比,而当原子频率变大,上述周期性逐渐消失。(3)在相空间中,利用Wigner函数展示腔场的多组份相干态的演化,从而研究其动力学性质。当原子频率与腔场频率之比趋于零时,Wigner函数为一个叁组份的相干态,其中中心组份在运动过程中保持不变,而两边的组份绕中心组份转动。当原子频率变大,相干态的叁个组份之间产生干涉,但是中间的组份中心仍然没有移动。这是由于叁能级原子的叁个本征态导致的多组份的相干态的演化。(本文来源于《华中科技大学》期刊2018-05-01）
张旸[8]（2017）在《基于腔量子电动力学系统及腔光力系统的光子操控》一文中研究指出光子作为信息载体在量子信息处理和量子通讯中扮演着重要的角色。光子阻塞,光学双稳/多稳性等非线性效应使得量子信息处理和量子通信的应用中实现对光子更为有效的操控。此外,量子纠缠和量子相干是量子信息处理的重要的物理资源,可以说所有的量子信息处理任务都需要量子纠缠或量子相干。因此,怎样找到一个合理的物理系统来有效地实现这些特性就成为一个至关重要的研究课题。同其它物理系统相比,腔QED(Quantum electrodynamics,QED)系统和腔光力学系统由于在一些方面的优势非常明显,受到了人们越来越多的关注。本论文研究内容分为两方面:一方面讨论了腔QED系统中光子统计和量子纠缠及量子相干的对应关系,另一方面也研究了原子的质心运动对光子统计的影响和腔光力系统中的光子的完美吸收及光学多稳性。本论文共分为七章。其中第叁章到第六章为我们的主要工作。第七章给出全文的总结与展望。第一章简要介绍了本文的相关研究背景,概述了量子信息学和量子光学的发展,并简单介绍了非线性光学效应以及腔QED系统和腔光力系统。第二章,我们简单介绍了本文中涉及到的基本知识和概念,包括量子比特和量子态,相干函数,量子纠缠度量,量子主方程,朗之万方程以及输出-输入关系。第叁章,我们研究了腔QED系统中光子统计和原子纠缠之间的对应关系。光子的统计性质反应了电磁场量子化的本质特性。光子聚束和反聚束分别对应着电磁场的经典特性和量子特性,但是并没有直接的证据来说明这些特性和原子纠缠存在必然的联系。我们发现光子统计的极值点受制于光子共振过程与纠缠的局域极大值点很好的吻合。作为量子特性的原子纠缠不但与光子的量子性-光子的反聚束效应取得很好的对应,而且还与光子的经典特性-光子的聚束效应对应起来。另外我们发现在最大聚束点由于暗态过程,所对应的纠缠值为零,同时我们也研究了环境的热噪声和纯退相对对应关系的影响。第四章,我们首先展示了在一个弱驱动的耦合二能级原子的腔QED系统中系统参数对腔场的二阶关联函数和原子的相干性的影响。另外我们通过解析和数值方法研究了光子阻塞和原子相干性存在的对应关系。我们发现了原子的最大相干性同光场的最佳光子阻塞的完美对应关系。第五章,我们研究了原子的质心运动对光子统计的影响。当原子-光子-声子共振相互作用时,在一定的驱动频率处会发生光子聚束和反聚束。我们的研究结果提供了一种利用质心运动优势研究光子统计的尝试方案。第六章,我们讨论了原子-光力混合系统中,原子系综在低激发近似和非低激发近似这两种情况下光子的完美吸收问题。我们发现光子完美吸收的发生伴随着光子双稳性和多稳性的存在,非低激发情况会比低级激发情况额外产生一个完美吸收点,腔场的光学非线性也会随之增强。此外,数值模拟中所采用的参数都是符合实验要求的,可以在现有的实验技术下实现。最后,我们给出了本文的总结并对未来的工作提出了展望。(本文来源于《大连理工大学》期刊2017-09-05）
王兴昌[9]（2017）在《高稳定性光学Fabry-P(?)rot腔及其在腔量子电动力学中的应用》一文中研究指出光学Fabry-P(?)rot腔在原子、分子和光物理实验中有着非常重要的应用,利用Pound-Drever-Hall稳频技术锁定在窄线宽的超稳光学Fabry-P(?)rot腔得到的窄线宽激光系统,广泛用于原子Rydberg态激发和光原子钟、离子频标等精密测量领域。在腔量子电动力学研究领域,原子和腔内光场的相互作用是贯穿其整个发展历程的研究主题,在实现微腔内单原子的精密控制和与腔场强耦合后,腔内多原子的精密控制是目前面临的主要问题。基于腔量子电动力学实验系统和超稳光学Fabry-P(?)rot腔,本文的内容主要包括:1.腔量子电动力学的发展历程及现状,和由此提出建立内腔多原子实验系统的动机,以及二维单原子阵列和光学腔耦合系统的实验进展。2.光学Fabry-P(?)rot腔的基本概念和超稳光学Fabry-P(?)rot腔的背景,以及在实验上建立的超稳腔系统,测量了其相关参数,包括温控精度、腔线宽、腔体膨胀系数和零膨胀温度点等。3.基于超稳光学Fabry-P(?)rot腔建立的铯原子Rydberg态双光子激发倍频系统和用于光学微腔锁定和腔内原子探测的激光频率链系统。(本文来源于《山西大学》期刊2017-06-01）
陈冬冬[10]（2017）在《基于腔量子电动力学实现非传统几何相位门》一文中研究指出量子信息处理的基本构成单元是量子逻辑门。实现快速、高效的量子逻辑门对于量子计算十分重要。到目前为止,构造量子逻辑门主要有两种方案:动力学演化方案和几何演化方案。前者在门操作期间产生的相位对参数波动敏感,这对于实现大规模量子计算十分不利。然而,后者产生的相位仅取决于在相位空间中演化路径的封闭面积,对路径的形状和形成路径的速率不敏感,因此它被称为几何相位门。本文主要介绍利用囚禁在耦合腔系统中的原子一步实现两量子比特非传统几何相位门。利用非传统几何相位方法,我们实现了两比特受控几何相位门。在门操作期间,两个原子系统不经历演化,腔模在相空间中沿着一个闭合路径移动,量子信息编码在正交态上。用这种方法可以获得一个高保真的非传统几何相位门,并且由于大失谐条件有效地抑制了原子自发辐射,使得方案具有鲁棒性。此方案不需要额外的单量子比特操作,仅需一步便可构造非传统几何相位门,这极大地简化了实验步骤。作为拓展,我们提出利用囚禁在两个耦合腔中的原子系综实现上述非传统几何相位门的理论方案。与之前的方案相比,由于使用原子系综,大大减少了门操作时间并且不需要进行单原子寻址。数值模拟表明,即使考虑了腔衰减也可以实现高保真的相位门。(本文来源于《延边大学》期刊2017-05-25）
腔量子电动力学论文开题报告
（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：
光吸收是光与物质相互作用的效应之一,如何实现光的完全吸收一直是科学研究者们十分关注的问题。为实现这一目的,人们不断地用天然材料、人造材料(结构)尝试。2010年Chong等人运用时间反演、反激光等物理思想:将谐振腔内的增益介质替换成耗散介质,然后用两束振幅相同、频率相同、传播方向相反的激光从两侧驱动腔,选择合适系统参数后,实现了相干完全吸收。这一技术的实现,引发了广大研究者们的兴趣,随后他们在光腔、波导、一维光子结构、超薄结构、等离子体、石墨烯、超材料等结构和材料中实现了相干完全吸收。相干完全吸收的实现,为制作全光学开关、传感器、调谐器、滤波器等提供了理论和技术基础,并部分己在实验室实现了。考虑到量子效应,量子区域的相干完全吸收会有一些新颖的特性。本文基于全量子理论研究了腔量子电动力学系统的相干完全吸收及其非经典态制备,以及多个光力系统的机械振子GHZ态和cluster态的制备。首先考虑一个腔内放置了单个原子或量子点的腔量子电动力学系统,用两束相同的激光分别从左右两侧驱动腔。由于强耦合导致的光子阻塞效应,系统可近似到单光子空间内演化。通过全量子理论分析,得到了非线性区域的相干完全吸收条件。在量子非线性系统中,原子耗散和腔耗散等非相干损耗过程会使得腔内光子的纯度降低。在相干完全吸收情况下,腔内场始终表现出正交压缩特性,由于量子涨落,还存在极少量的双光子和多光子的输出场,该输出场处于高阶亚泊松分布。其次,在该系统中增加了一块光学参量振荡器(OPO晶体)和一束倍频激光,后者用于驱动腔。倍频腔光子经过OPO晶体后分解成两个低频光子,系统近似到双光子空间演化。通过选择系统参数,得到了深度的相干完全吸收:腔输出场的单光子振幅为零,双光子振幅同时也为零。此外,还选择了适当的系统参数使得单光子输出不为零,而双光子输出为零。此时的输出场仅剩下单光子态和极少部分的多光子态,输出场可看作为较理想的单光子场。最后,提出了一个有效方案用于在多个腔光力系统中制备机械振子的GHZ态和cluster态。在此方案中,每个光力腔由一个蓝失谐脉冲驱动,从而在腔输出场和机械振子间建立量子引导关联,然后将腔输出场注入到一个具有不同透射率的光分束器阵列上,通过测量光分束器阵列上的输出场的幅度正交分量和相位正交分量,进而得到了机械振子的GHZ态和cluster态。所获得的机械振子的GHZ态和cluster态可以看作是由一个有效的机械振子-分束器阵列的输出场和处在压缩态的机械振子输入场的迭加态。
（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。
腔量子电动力学论文参考文献
[1].段雪珂,古英,龚旗煌.微纳尺度腔量子电动力学[J].物理.2019
[2].魏阳华.腔量子电动力学系统相干完全吸收与非经典态制备[D].华中师范大学.2019
[3].钱琛江.微腔—量子点强耦合体系中的腔量子电动力学与调控[D].中国科学院大学(中国科学院物理研究所).2019
[4].杜文园.激光场中的量子电动力学过程[D].中国科学技术大学.2018
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