一、Storage of an Optical Packet in the EIT Medium（论文文献综述）
赵嘉栋[1]（2021）在《基于里德堡原子电磁诱导透明效应的光脉冲减速》文中研究表明光与物质相互作用产生的量子相干效应一直是原子与分子光物理领域备受科学家关注的研究热点,其中电磁诱导透明效应（Electromagnetically Induced Transparency,简称EIT）在光与原子相互作用中扮演着重要的角色。当发生电磁诱导透明效应时,介质对光的吸收被极大地削弱,同时色散特性得到极大的增强,因此EIT效应在光速减慢、光量子信息存储、光子纠缠、全光信息处理、相干系统增强非线性等领域有巨大的研究和应用价值。近年来,里德堡（Rydberg）原子由于其长寿命、大极化率以及原子之间很强的长程相互作用等新奇的物理特性,激起了人们浓厚的研究兴趣。Rydberg原子这些奇特的性质使得其成为了量子工程的理想基石。例如,Rydberg原子EIT的实验实现为非线性相互作用以及原子与分子光物理等领域提供了崭新的平台,以里德堡原子为基础的EIT效应在微波电场测量、量子调控与精密测量、量子存储、单光子源以及量子纠缠等方面都有重要应用。本文主要介绍基于里德堡原子电磁诱导透明效应所进行的实验,利用EIT效应强色散高透射的特性,成功地观察到了对探测光脉冲减速现象,探究了耦合光功率与原子气室温度对延迟时间的影响,实验结果与理论模拟相吻合。主要从以下几个方面展开介绍:一、介绍了Rydberg原子的主要特性、EIT效应的应用以及发展背景、光脉冲减速的研究进展,强调了Rydberg-EIT在量子光学领域的重要地位,通过光速减慢的现状进一步探究了基于Rydberg原子EIT效应实现光脉冲减速的可能性。二、主要介绍了基于Rydberg原子EIT效应的光脉冲减速相关的主要理论基础。首先从光学布洛赫方程和麦克斯韦方程出发,对二能级与三能级系统下介质的吸收和色散曲线进行了理论模拟;其次介绍了光减速过程中相速度和群速度的概念以及实现光速减慢的关键;最后得到高斯脉冲光在EIT介质中的传播特性,为实验测量提供模型以及参考。三、介绍了里德堡EIT实验平台的搭建以及光减速效应实验装置。里德堡EIT实验平台的搭建主要介绍了激光系统以及实验过程中涉及到的PDH稳频技术;对光减速效应实验,分析了我们的实验需求,介绍了主要的实验装置设备。四、介绍了基于Rydberg原子EIT效应的光脉冲减速实验过程、实验结果,将实验结果与理论模拟相比对并进行了误差分析。首先我们对电磁诱导透明窗口的宽度与透射峰高和耦合光功率的关系进行探究;其次是在双光子共振条件下,通过改变耦合光功率与原子气室温度,观察到了光脉冲减速时延迟时间的变化;最后对可能会影响实验结果的因素进行了误差分析。本文的创新之处:1.将激光器频率锁定在超稳腔上实现了Rydberg两步激发光的相干锁定,激光线宽小于100Hz,减小了激光器相位噪声带来的影响。2.利用Sim960反馈控制系统实现了激光器的功率稳定,功率稳定度提高了一个量级。3.基于里德堡阶梯型三能级系统中的电磁诱导透明效应,研究了调控耦合光功率和原子气室温度时对光脉冲减速过程中延迟时间的影响,对更进一步利用光脉冲减速技术进行微波电场测量的实验研究提供了理论和实验指导。
寿翀[2]（2021）在《基于电磁诱导透明的线性与非线性光脉冲的存储、读取与分束》文中指出从上世纪六十年代激光诞生以来,光子成为信息处理技术的理想载体。光子具有传播速度快、光子之间相互作用小、可携带的信息量大等优点。光存储是光信息处理的关键技术之一,经典光存储技术（例如光盘等）已获得广泛的应用。由于在量子计算与量子信息、精密光谱与精密测量等新兴量子技术领域中有重大的应用前景,光量子存储的研究引起了人们的极大重视。然而,有关研究仍然面临许多问题,研究结果离实际应用的需求还存在很大的距离。如何得到的合适的存储介质、构建满足应用需求的固态量子存储器件、提高存储时间、存储效率与存储保真度等成为需要解决的关键问题。电磁诱导透明（Eletromagnetically Induced Transparency,简称EIT）是研究光量子存储的关键技术之一,其原理是利用控制光场诱导的相消量子干涉效应消除共振介质的光吸收,使得原本对探测光场不透明的介质变得透明。同时,利用EIT可在体系中产生非常大的克尔非线性,从而可实现多种弱光非线性光学效应,包括高效多波混频、弱光开关、弱光孤子等。另外,利用EIT可实现对光场的主动量子操控,特别是实现光脉冲的存储与读取。基于此,可构建量子存储与线性与非线性光学功能相结合的新型光子器件,包括光学量子分束器等,从而在光量子信息处理中有重要的应用。本人在攻读博士学位期间,基于EIT原理,对冷原子和半导体量子点体系中光脉冲的稳定传播、存储、读取、分束与路由开展了深入的理论研究。本学位论文所论述的研究成果包括以下几个方面:1.慢光孤子分束器—提出了一种利用三脚架型四能级冷原子系统实现慢光孤子分束器的方案。研究结果证明,利用EIT产生的巨克尔非线性光学效应与色散效应的相互平衡,可在体系中实现慢光、弱光孤子;通过对控制光场的主动操控,可实现对光孤子的高效、高保真存储与读取。另外,通过先后开启和关闭多个控制光场,可使光孤子分裂为多个光孤子。研究结果为实现多通道量子系统中非线性光脉冲的稳定传播与主动操控提供了一定的参考价值。2.高效可控的表面极化激元分束器—该研究的基本思路是:在掺有量子发射体的等离子体超材料与电介质的界面上,基于EIT实现高效可控的表面极化激元分束器。研究结果表明,利用量子发射体的EIT和超材料的电磁响应所产生的相消干涉效应,可在很弱的光强下产生表面极化激元,并具有很小的量子退相干和很低的欧姆损耗;利用弱微波场作用于量子发射体的两个底能级,可进一步降低表面极化激元的传播损耗;证明了利用增强的克尔效应可以平衡表面极化激元的色散效应,并可产生超慢传播的弱光表面极化激元孤子;通过主动操控体系的控制场,可实现表面极化激元的高效存储、读取与分束。研究结果对低损耗的线性与非线性表面等离激元的实验实现及其相干主动控制提供了有益的理论方案。3.慢光暗孤子和Peregrine孤子的存储、读取与分束—本研究证明了在Λ型三能级原子系统中可通过EIT产生稳定的、连续波背景下的慢光暗孤子和Pere-grine孤子。另外,通过操控体系的控制激光场,可实现这种具有连续波背景的暗孤子和Peregrine孤子的高效、高保真存储与读取。此外,还证明了在双Λ型或三脚架型能级结构的系统中,通过操纵两个控制激光场的开关时序,可得到暗孤子和Peregrine孤子的时间分束。4.自旋轨道耦合下量子点中的单光子存储与路由—由于实际应用的需要,如何实现高效、高保真的固态量子存储器件是一个重要课题。本研究提出了一种在具有自旋轨道耦合的量子点中实现高效可控的单光子存储和路由方案。研究表明,量子点中的自旋轨道耦合不仅可为单光子传播提供一种灵活可变的能级结构,并且还可通过EIT实现单光子波包的存储、读取与路由;利用弱微波场可以大大抑制量子点中单光子波包的传输损耗,从而使单光子的存储和路由具有较高的效率和保真度。本研究为基于自旋轨道耦合量子点设计新型固态光量子信息处理器件提供了新思路。本文得到的若干研究结果,不仅有利于深入了解EIT体系的非线性与量子光学特性,而且对基于冷原子和量子点体系的新型光学器件的设计等具有理论指导意义。
张焓笑[3]（2021）在《里德堡原子中集体量子态与光子动力学的量子调控》文中进行了进一步梳理里德堡原子因具有寿命长、相互作用可调性强等方面的特点,使得其无论是在量子光学还是量子信息领域的研究中都成为了备受青睐的物理体系之一。特别是基于原子间的强偶极—偶极相互作用,里德堡原子可以表现出所谓的偶极阻塞效应,即在一定的介观体积内只允许有一个原子被激发到里德堡态,而其它的原子激发将会受到抑制。基于该特性里德堡原子成为了实现量子逻辑门,制备量子纠缠态以及模拟量子多体物理等量子任务的优秀载体。另外,里德堡原子体系与电磁感应透明（Electromagnetically induced transparency,EIT）技术的结合也展现出许多普通原子体系所不具备的现象。比如,介质的透射率会随着探测场强度的改变逐渐增大或减小,相应的出射光子会呈现出聚束或反聚束的现象,以及实现巨光电效应等。特别的,在里德堡EIT介质中会表现出一种单光子级别的非线性效应,即对两个光子保持着强烈吸收而对单光子表现为透明,这使得里德堡EIT介质对实现单光子源有着重要的意义。在本文中,围绕里德堡原子系统,我们分别研究了:1.二维晶格中二聚化里德堡原子集体态的相图;2.两对里德堡原子量子纠缠态的动力学演化;3.里德堡EIT系统中单光子级别光存储与分布式里德堡激发之间的交互关系;4.基于里德堡原子单光子存储实现全光晶体管中的非平凡动力学过程。第三章中,我们基于平均场近似的思想,通过求解Lindblad主方程,研究了二维晶格中二聚化里德堡原子系统量子态的相图,以及量子态的动态演化过程。我们发现相较于同种原子,二聚化原子系统的相图表现出了更加丰富的物理内容。例如,所有的均匀相都变成非均匀相,并且出现一种不完美的分叉现象,甚至在一定的参数区间内系统出现了三个稳态。我们的研究对于探索里德堡系统中的新奇的非平衡相具有指导意义。同时从里德堡态布居的绝热演化图像上我们发现一种动力学不可逆现象,该现象有望在实现新型量子器件比如量子保险丝的设计中产生潜在应用。第四章中,我们通过求解薛定谔方程,研究了两对具有不同光学失谐的里德堡原子量子纠缠态的动态演化过程。我们发现通过选择一定的初始态及确定的相互作用强度,两对原子的纠缠会展现出同相或反相的动力学演化行为。并且在最优的同相或反相演化条件下,我们可以实现两种不同类型的四个粒子最大纠缠态。当系统存在耗散时,我们通过求解Lindblad主方程,发现耗散只会影响系统纠缠演化的稳态值,并不会影响其同相或反相的演化规律。我们的研究对实现多粒子纠缠态以及有效控制纠缠动力学提供了一个新思路。第五章中,我们将里德堡原子与EIT技术相结合,利用改进版的超级原子方法,探究了光存储中具有空间分布的里德堡激发与光存储之间的关系。不同于之前的工作,我们探究的是单光子级别的光存储过程,并且考虑了单光子波包自身各点间的相互作用。通过求解原子方程和超级原子方程,我们证明了无论是从原子方程出发还是超级原子方程出发计算得到的介质中的里德堡态激发数都是自洽的,并且等同于介质中存储的光子数。这是之前实验工作以及理论工作都没有关注的层面。同时在存储过程中我们还发现一种反直觉的非对称现象,即介质中门光子存储的空间分布会随着探测场强度的增加逐渐产生偏移。并且这种非对称现象仅出现在存储过程中,在介质末端提取门光子时这种非对称现象又会消失。第六章中,我们基于里德堡原子系统中单光子存储重新回顾了全光晶体管实现的问题。通过求解麦克斯韦方程及朗之万方程,研究了全光晶体管中信号光的动力学慢传播过程。不同与其它理论工作,我们考虑了更实际的情况,起到控制作用的门光子并非是定域的一个点或者是一个完美的高斯分布,而是采用第五章中即时存储时具有的空间分布。我们发现门光子空间分布的不同不单会影响信号光脉冲在介质中传播的形状,还会对晶体管的性能产生影响。并且,在介质末端提取到的双光子关联函数展现出时间上近似均匀的反聚束特性,这使得我们可以制备出分布均匀的单光子源。格外的,我们发现通过引入单光子失谐,可以实现对晶体管增益的操控。我们的工作不单单实现了非定域控制的晶体管,同时也揭示了全光晶体管中信号光场慢传播的非平凡动力学过程。
李金磊[4]（2021）在《电磁诱导透明机制下基于四波混频过程的光学参量放大动力学研究》文中研究表明电磁诱导透明是一种相干激光与多能级原子共振相互作用产生的量子干涉效应,可以极大地抑制介质对信号光的吸收,通过调节控制光的强度可显着地改变介质的色散特性,进而实现对信号场的群速度操控。四波混频是一种三阶非线性参量过程,相较于传统四波混频,电磁诱导透明的出现为弱光条件下实现增强的相干四波混频提供了可行方案。电磁诱导透明可以在近共振频率处增强介质非线性,从而更容易实现包括四波混频在内的非线性过程,无需强控制场的驱动,这就为量子信息的处理提供了有利方案。本文在量子光学的半经典理论框架下,从理论上研究了电磁诱导透明机制下基于相干四波混频实现光学参量放大的脉冲传播动力学。电磁诱导透明能够在保证线性吸收被极大地抑制的基础上,增强系统的非线性效果;同时利用四波混频等非线性增益使信号光与闲频光的强度增大。之前的相关工作大多是对系统稳态的研究,因此对脉冲在介质内部的动力学过程的认识不够完善,结果不够精确。本文的亮点便是对四波混频过程的动力学进行探究,发现了一些有助于更好地调控四波混频过程的物理规律。我们首先考虑双色驱动的三能级Λ型原子系统,采用少量合理近似,通过数值求解麦克斯韦-刘维尔方程,精确地模拟了信号脉冲与闲频脉冲在介质中的传播动力学。结果发现,闲频光在介质中是随光学深度增大而逐渐产生的,并不是突然形成的;生成的闲频光很弱,其强度约为信号光的万分之一;闲频光和信号光分别以快光和慢光模式传播。信号脉冲的时域展宽与不包含四波混频情况的慢光几乎相同,而闲频脉冲则发生明显的展宽,且随光学深度增加,展宽迅速增加。在前面的研究基础上,为了更方便地调整光场与原子的耦合,进而增强四波混频效应,实现对信号光的放大,我们考虑四能级双Λ型系统。同样采用数值的方法来模拟信号脉冲与闲频脉冲在介质内部的动态演化过程。结果发现,闲频光是逐渐产生和放大的,两束脉冲的强度随着光学深度的增加而逐渐增大,相应的形变系数随泵浦光的增强逐渐趋于一致。要实现光放大需要足够大的泵浦光强度与光学深度。增大泵浦光强度和光学深度会使闲频光比信号光获得更大的增益速率。分析极化率得知,两束脉冲增大不同步的原因是四波混频中混有拉曼增益,使得信号脉冲的群速度色散增强,其波形随着光学深度的增大发生了越来越明显的展宽。
冯啸天[5]（2020）在《光量子存储及噪声特性的实验研究》文中认为光量子理论的实际应用包括量子计算,量子通信和量子度量等,其核心是对光量子信息的处理。大规模的光量子信息处理系统通常是由节点构成的网状结构。受光子传输损耗的影响,节点与节点之间的成功连接可能需要多次尝试,这就离不开稳定、经济、高效的光量子存储器件。衡量光量子存储系统好坏的指标包括:存储效率,存储带宽,存储保真度等。其中,存储效率是最基础的特征指标;高的存储带宽对于存储器接入高速网络意义重大;而保真度的高低则直接反映了系统对于光量子特性的保持能力,是存储器“量子”而非“经典”的判断标准。近二十年来,人们基于不同的物理机制,例如电磁诱导透明存储、拉曼存储、梯度回波存储,利用不同的实验介质,如原子系综、稀土掺杂固体材料、金刚石氮空位色心、单量子系统等,开展了大量关于量子存储的理论和实验研究,成果卓着。尤其在最近几年,存储器件的各项指标均实现了明显进步,例如分别在不同的存储系统中实现了大于90%的存储效率,超过1 s的存储时间和高于GHz的存储带宽。未来,光量子存储领域面临的挑战,是如何在同一存储系统中实现各项指标均达到较高水平,且容易集成和规模化的光量子存储过程。本论文选择具有集体增强效应的原子系综作为光与原子的作用介质。在无需低温冷却装置,且容易制备的铷87热原子蒸汽中,对基于远失谐拉曼散射的光量子存储过程进行了相关实验研究,目的是实现高存储效率,低噪声水平的光量子存储过程。围绕着这一主题,本文首先通过波形迭代优化的方法,将拉曼存储的效率从以往报导的40%提升到80%以上,为拉曼存储的实用化奠定了基础。进一步的,针对降低保真度的主要因素——Λ能级构型的存储介质中伴生的四波混频这一重要噪声来源,本文将量子干涉效应引入存储过程,从理论上提出了一种全新的噪声免疫存储实验方案,在兼顾高存储效率的同时能够将噪声压低至接近真空噪声的水平。最后,论文通过实验演示了这一方案的可行性,对弱相干光待存储光脉冲信号,实验实现了接近80%的噪声抑制效果,与此同时,存储过程的写入效率也有了约10%的提升,达到90%以上;此外,在单光子水平的待存储光信号强度下,实验测得了～93.6%的存储保真度,远超经典非克隆极限的水平。本论文的结果对构建能够实用和集成化的光量子存储器提供了重要的技术支持。
王晶[6]（2020）在《基于EIT的光轨道角动量的转换》文中提出光学涡旋是具有螺旋波前相位和轨道角动量的一种光场。随着科学技术的日益发展,光信息存储也逐渐引起越来越多人的关注,巨大信息量的需求提高了对光信息存储容量的要求。而涡旋光由于其特殊的波前结构和轨道角动量,被众多研究者们应用于光信息存储中,于是有关于涡旋光用于光存储的实验开始被大量报导。我们能够将信息编码在光场的OAM自由度,因此构建出来的高维量子态（无限维希尔伯特空间）能够大幅度的增加量子网络的信息容量,同时此方法也可以更有效率的处理量子信息,为量子信息处理和量子计算提供了很好的途径。关于光信息存储的实验一直都是主要集中于原子气体中进行,而有关在固体中进行光信息存储实验的报导却很少。但是在实际应用中,固体材料才是较气体材料更有优势的实验介质,固体材料的体积小,便于集成,优良的光谱结构和便于携带等优点都表明它是很好的光信息载体,因此固体光信息存储在量子通信中将会发挥巨大的作用。我们实验研究了固体中由电磁感应光透明（EIT）驱动的光轨道角动量（OAM）的转换。在动力学EIT的条件下,为避免探测场的吸收损失,我们采用了控制场1为非涡旋光,而探测场为携带OAM的涡旋光的方案,通过操作控制场1的关闭与打开,成功实现了探测脉冲的OAM在实验介质中的存储与释放。在此实验过程中,我们不仅验证了存储前后的拓扑荷数的一致性,而且还进一步分析了存储效率和存储时间的关系,以及释放的OAM图像的保真度。在固体量子存储器发展方面有着重要的应用价值。接下来,我们利用四能级双lambda系统,实现了基于EIT存储的OAM转换。在此实验过程中,我们首先采用了探测场为带有OAM的涡旋光,而控制场1和控制场2均为非涡旋光,先将控制场1关闭来实现光信息存储,一段时间后,打开控制场2来释放存储信息,实验表明了OAM可以从探测场转换到新生成的信号场,其与输入模式相比,具有新的空间-频率模式。然后我们采用了控制场2为带有OAM的涡旋光,而探测场和控制场1均为非涡旋光,重复上面的实验步骤,结果表明了OAM也可以从探测场2转换到新生成的信号场。为量子存储技术和量子安全通信等研究领域打下了重要的基础。此外,我们使用基于EIT的四波混频（FWM）机制来研究无存储的直接OAM转换,在此过程中,我们不需要关闭和再打开控制场,没有光存储过程。在未来的量子网络方面有着潜在的应用。
温荣[7]（2019）在《冷原子系综中光与原子相干性的转换》文中研究表明光与原子相干性之间的转换是研究光与原子相互作用的基本问题之一。光与原子之间的量子态转换可用于实现宏观原子系综的纠缠、量子隐形传输、量子存储,以及量子中继器,因此其在量子信息处理和量子网络中有非常重要的作用。原子系综的原子数目能通过激光冷却囚禁技术而大幅提升,并且原子的基态相干性能被有效操控而最大限度地匹配输入的光场模式,原子系综能实现超过90%的光-原子转换效率乃至光学存储效率。光场中没有被存储到原子内态相干性的部分,即通常被称为漏光,被普遍认为是量子系统的损失而无法被利用。但是,只要这部分光场的相干性没有破坏,其携带的信息仍可再利用。光与原子相干性之间的线性转换本质上是一种线性分束器模型,而原子系综本身具有很高的可操控性。因此,可以利用光与原子之间的转换实现可操控的光与原子量子界面。我们基于电磁诱导透明效应中的暗态极化子的概念提出了虚拟光-原子分束器的概念,并在冷原子系综中对光与原子相干性的转换进行了研究:通过改变控制光的光强而改变分束转换比例,实现了分束比可调的光-原子分束器;此外,我们发现转换过程中不可避免的损耗会引起光与原子相干性之间非厄米的转换。我们通过调节激光频率以及原子系综的光学深度发现光-原子分束器的厄米特性可以变换。因此我们实现了一个厄米性可调的分束器,相比于常规的固态分束器,这种虚拟分束器具有更大的操作自由度。本论文包含以下三个工作:1.利用DLCZ方案实现光-原子相干性转换产生关联光子对。在二维磁光阱中通过读写过程产生关联光子对以及宣布式单光子,并且研究在不同的实验条件下,双光子波包的变化情况。利用DLCZ方案的读取过程,通过改变读光光强,观察原子自旋波的转换情况,模拟原子自旋波的分束过程,我们发现原子自旋波的读取效率与读光强度和脉冲宽度均成正比。2.在三能级电磁诱导透明[Electromagnetically induced transparency（EIT）]系统中,通过EIT存储过程实现光场与原子基态相干性之间的相干分束。在不同的控制光条件下,EIT存储效率也不同,且未被存储的光与原子自旋波的比例会发生改变。当控制光从0.5 mW一直增大到12.5 mW时,光和原子相干性的比例被有效调节。在3 mW处,光与原子的比例为50:50。因此,我们分别演示了DLCZ和EIT存储过程中,改变泵浦光的激光光强均可实现控制光和原子之间的转换效率,从而实现分束比可调的分束器。3.将光和原子自旋波在虚拟分束器上进行合束,通过施加控制光脉冲引起光和原子自旋波的同时转换并干涉。通过调节电磁诱导透明过程的单光子失谐和原子系综的光学深度可以控制分束过程中的损耗比例,进而影响干涉结果:当损耗可以忽略不计时,光和原子自旋波的转换是厄米的,干涉条纹互补;当损耗增大时,光和原子之间的转换呈现非厄米特性。最终,我们实现了厄米性可调的光-原子分束器。
刘艳红[8]（2019）在《基于原子系综的量子网络研究》文中指出量子信息科学是量子力学和信息科学的交叉学科,近年来伴随着量子信息技术的迅猛发展,量子网络的构建倍受科学家关注。量子网络由许多节点和通道组成,它的实现需要产生和表征节点间的量子相干和纠缠。量子网络的基础是量子互连,它以可逆的方式将量子态从一个物理系统转换到另一个物理系统。量子网络中的这种量子连通性可以通过光和原子的相互作用来实现,从而允许纠缠在网络上分布以及量子态在节点之间传输。因此,量子网络的构建首先需要制备在量子节点间传输的量子态,即可以和节点相互作用的非经典光场的制备;接着将制备的非经典光场与节点相互作用,实现量子态的转移,以构建非局域的节点间纠缠。在连续变量领域,通常利用光学参量过程实现非经典光场的制备,它的非经典特性一般用光场的正交分量或偏振分量间的量子纠缠来描述。其中光场的偏振分量和原子的自旋波均可以用斯托克斯算符来描述,这样更有利于讨论光场和原子的相互作用,并且光场偏振分量的测量不需要本地振荡光,因此我们开展了对偏振非经典光场的制备和应用研究。量子态是量子信息处理的基本元素。在远距离量子通信中,无论是光纤还是大气介质中,量子态会受到外界环境的影响引入损耗而使其量子特性降低。量子中继将量子存储﹑纠缠蒸馏以及纠缠交换几个基本原理结合,克服了由于远距离传输引入的一系列损耗,原子节点可以作为量子中继器。量子存储可以实现不同物理系统间量子态的转移,并且与纠缠蒸馏和纠缠交换相结合为量子网络的构建提供了有利条件。本文的主要研究内容如下:1.建立了偏振压缩光场和偏振纠缠光场的制备系统,包括一个外部倍频腔和三个光学参量放大器。外腔倍频系统产生的二次谐波用作光学参量放大器的泵浦光。实验中,分别利用一个﹑两个和三个简并光学参量放大器产生了正交压缩态光场﹑EPR纠缠态光场以及三组份GHZ纠缠态光场,并且经过偏振分束棱镜耦合后将其转换为偏振压缩和纠缠态光场。2.理论提出了实现双原子系综纠缠的方案。首先利用拉曼机制实现两组独立的光与原子混合纠缠,然后利用纠缠交换技术实现两个原子系综之间纠缠。3.实验制备了连续变量三组份GHZ纠缠态光场,并在三个距离为2.6米的铷原子系综中利用EIT机制实现了三组份纠缠态光场的存储,通过量子态映射的方法建立了三个原子系综间的量子纠缠。随后,将被存储的纠缠光场通过三个光学通道释放,通过对释放光场关联方差的测量验证了原子系综间量子纠缠的存在。4.量子网络的发展依赖于远距离量子节点之间高质量的纠缠,在实际应用中不可避免的退相干限制了纠缠的质量。将一对EPR纠缠光通过量子通道分发到两个独立的原子系综建立原子系综的纠缠后,二次制备EPR纠缠光场与有关联的两个原子系综再次干涉实现原子系综的纠缠蒸馏。该方案仅需原子系综量子存储以及平衡零拍探测,克服了由于远距离传输可能引入的相位噪声,实现了更高量子关联度的原子系综间的纠缠,而且该方案可以拓展到更多组份的原子系综之间,用来蒸馏和纯化多个节点间的纠缠。5.高效率的量子存储可以用于量子计算﹑量子网络以及纠缠蒸馏等方面。理论研究并分析了腔增强连续变量量子纠缠存储的模型,并且在实验中将热原子系综放置在光学谐振腔内,通过增强光和原子之间的相互作用,提高光学存储效率。所完成的研究工作创新之处如下:1.实验制备的与铷原子D1吸收线对应的偏振非经典光场,可以直接和原子系综相互作用,并且偏振分量的量子噪声的测量不需要本地振荡光,降低了测量系统的复杂性。并且可以将实验方案扩展到多组份偏振纠缠光场的制备。2.首次在实验上利用量子态映射的方法实现了三个远距离原子系综之间的确定性纠缠,而且实验方案引入的额外噪声小,可以方便拓展到多个量子节点。3.理论上提出了仅需要高斯操作和平衡零拍探测技术就可以实现的原子系综间的连续变量纠缠蒸馏,避免了较为复杂的非高斯操作和效率较低的单光子探测。
李一鸿[9]（2019）在《铷原子中电磁诱导光栅的特性研究及应用》文中指出光与原子相互作用系统是一种易操控的基本量子物理系统,它被广泛地应用在量子力学基本问题、量子器件、量子信息处理及基本物理量的精密测量研究中。量子相干作为量子力学的基本问题之一,由其衍生的电磁感应透明、真空感应透明、光学双稳、光开关、光速减慢及光存储等物理现象,对于量子信息和量子计算的发展具有重要的意义,同时也是原子分子光物理领域人们研究的热点问题。电磁感应透明是一束弱的探测场和一束强的泵浦行波场作用在介质上,由于量子相干效应导致介质在相干光场的作用下,在共振位置附近呈现的透明现象。当用驻波场代替行波场时,在电磁感应透明的机制下,介质的吸收和色散被周期性的调制,形成电磁诱导光栅。这种光栅不仅具有传统光栅的光学性质,而且可以实现光学调节及动态重构等功能,可以应用于量子模拟、量子物理及非哈密顿物理等研究中。本文的工作主要集中在铷原子电磁诱导光栅的特性研究及其应用,具体研究内容如下:1、利用密度矩阵理论,构建了三能级原子系统的电磁诱导光栅,获得了吸收和色散的解析表达式。系统研究了幅度光栅、相位光栅和混合光栅等不同类型光栅的形成机制。2、在铷原子阶梯型三能级系统中,实验上实现了电磁诱导光栅,获得了清晰的分离衍射图像。通过优化探测光及耦合光功率、耦合光夹角、双光子失谐和原子温度等实验参数,一级衍射效率达到25%。3、实验上在近场实现了电磁诱导泰伯效应,观察到完整的整数泰伯效应和清晰的分数泰伯效应,实验结果和理论模拟结果吻合很好,该结果对于多参数可调谐的非材料光栅研究具有重要意义。
徐大唐[10]（2018）在《多能级原子系统中光脉冲的存储及其优化研究》文中研究指明原子、分子、量子点等量子发射体中的量子相干效应一直是原子分子光物理中倍受重视的研究课题。基于量子相干效应可实现许多有趣的物理现象,包括相干粒子数俘获、无反转激光、电磁感应光透明（Electromagnetically induced transparency,简称EIT）、光脉冲的群速度减慢、介质的克尔非线性效应增强等。尽管有关工作已持续开展了近三十年,但时至今日人们的研究热情一直没有递减,新的研究结果仍然层出不穷。近年来,人们关注最多的是原子气体中的EIT现象。EIT的最简单模型是两个激光场（分别称为探测场与控制场）与Λ-型三能级原子的共振相互作用。其基本原理是利用控制场使原子的两个跃迁通道之间产生量子相消干涉,从而在探测场的吸收光谱线型中产生一个显着的透明窗口,由此可有效地抑制共振介质对探测场的吸收。在EIT诸多的应用中,光与量子信息的存储与读取的物理实现最为引人注目。各国的科学家们投入了大量的精力,对基于EIT的光脉冲存储与读取进行了深入的理论与实验探索,取得了不少有趣且重要的研究成果。然而,这些研究大多是围绕自由空间的原子气体和线性光脉冲的存储而展开的。体系中存在的各种退相干、色散、衍射等效应使光存储的效率与保真度难以提高,也不利于装置的小型化与实用化。为了解决这些具有挑战性的问题,必须深入研究EIT及其光存储的物理特性,拓广相关研究领域,提出可行的理论与实验方案。本论文以相关实验与理论研究成果为基础,首先提出了基于EIT在Kagome空芯光子晶体光纤中实现线性与非线性光脉冲的存储方案;其次基于EIT和四波混频技术,对双脉冲的光存储与读取进行了系统深入的研究,提出了优化存储效率和保真度的方法。另外,提出了基于主动拉曼增益（active Raman gain,简称ARG）获得快光存储的方案。具体来说,本论文的主要研究结果包括以下几个方面:1.充有原子气体的Kagome型空芯光子晶体光纤中光脉冲的存储。相比于空芯光子带隙光纤,Kagome型空芯光子晶体光纤有较大的孔径,从而可以充入较多的原子。该研究从解析与数值两个方面,深入系统地探讨了充入空芯Kagome光纤中的原子气体中的EIT特性、光孤子的形成、传播及其存储与读取等问题。研究表明,光子晶体光纤的横向囚禁效应可使光与原子的相互作用效应增强,进而导致EIT效应的增强;其次,该横向囚禁增强效应也可使体系的非线性克尔系数大为增强,从而在体系中很容易形成光孤子,其形成长度、传播速度、产生功率等都比自由空间小得多;更为重要的是,光纤的横向囚禁消除了体系的衍射效应,使所得超慢弱光孤子能在光纤中稳定地传输,且可通过适当关闭与开启控制光场,实现这些光孤子的高效存储与读取。2.基于原子四波混频的光脉冲的存储与优化。早前大多数关于光存储的研究都是围绕单个光脉冲进行的。该研究基于原子体系的四波混频和EIT,探讨了两个光脉冲的有效存储问题。首先,对光脉冲在双Λ-型四能级原子体系中的传播进行了仔细分析,得到了慢模和快模两种（集体）传播模式并研究了它们的物理特性;其次,用多种尺度法导出了两传播模式的非线性耦合包络方程,证明了在适当的条件下,体系的色散、自相位调制和交叉相位调制能够得到平衡,从而可形成耦合慢光孤子;然后,提出了仅激发体系的慢模来同时提高探测光脉冲和斯托克斯光脉冲存储质量的方案,证明了利用这样的存储方案可使两种光信号的存储与读取的效率与保真度得到优化。3.基于主动拉曼增益的快光介质中光脉冲的存储与读取。至今为止,几乎所有光脉冲存储的工作都是基于具有弱吸收的慢光介质而展开的。本研究提出了基于ARG的快光增益介质中光脉冲的存储与读取方案。所采用的系统为四能级原子气体,与三个激光场（分别称为泵浦光、信号光和控制光）发生共振相互作用。研究结果表明,该ARG体系具有量子干涉效应,可用来压制信号光场的增益,从而使体系支持稳定的快光脉冲传播;另外,在该ARG系统中也可实现光脉冲的存储和读取。本论文所得到的若干研究结果,不仅对于揭示光与多能级量子体系共振相互作用的物理特性、发展弱光非线性光学理论有较重要的理论意义,而且对于光与量子信息的处理与传输实验也具有一定的指导意义和潜在的应用价值。
二、Storage of an Optical Packet in the EIT Medium（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、Storage of an Optical Packet in the EIT Medium（论文提纲范文）
（1）基于里德堡原子电磁诱导透明效应的光脉冲减速（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 里德堡原子 |
| 1.2 电磁诱导透明的发展背景以及应用 |
| 1.3 光速减慢 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第二章 理论分析 |
| 2.1 电磁诱导透明 |
| 2.1.1 二能级原子模型 |
| 2.1.2 阶梯型三能级系统 |
| 2.2 光速减慢 |
| 2.3 高斯脉冲光在EIT介质中的传播特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 主要实验装置 |
| 3.1 里德堡EIT实验平台的搭建 |
| 3.1.1 激光系统 |
| 3.1.2 激光频率的稳定 |
| 3.1.3 激光功率的锁定 |
| 3.2 光减速效应实验装置 |
| 3.2.1 强度电光调制器 |
| 3.2.2 信号输出、探测和采集系统 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 实验过程及结果分析 |
| 4.1 强度电光调制器的稳定控制 |
| 4.2 电磁诱导透明实验结果 |
| 4.3 光脉冲减速实验 |
| 4.3.1 光脉冲延迟时间与耦合光功率的关系 |
| 4.3.2 光脉冲延迟时间与温度的关系 |
| 4.4 误差分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 实验总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（2）基于电磁诱导透明的线性与非线性光脉冲的存储、读取与分束（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 原子体系中光脉冲的存取与分束 |
| 1.2.1 电磁诱导透明与慢光孤子 |
| 1.2.2 原子体系中光脉冲的存储与读取 |
| 1.2.3 原子体系中的光分束器和路由器 |
| 1.2.4 暗态和暗态极化激元 |
| 1.3 固体介质中的电磁诱导透明与慢光 |
| 1.3.1 表面等离激元及其分束器 |
| 1.3.2 量子点中的电磁诱导透明和慢光 |
| 1.4 论文安排 |
| 第二章 慢光孤子分束器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光与三脚架型原子的相互作用理论模型 |
| 2.3 探测光场的非线性包络方程及其慢光孤子传播 |
| 2.4 慢光孤子的存取与分束 |
| 2.4.1 慢光孤子的存储与读取 |
| 2.4.2 双光通道激发下的慢光孤子分束器 |
| 2.4.3 多光通道激发下的慢光孤子分束器 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高效可控的表面极化激元分束器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光与掺杂量子发射体的相互作用理论模型 |
| 3.3 高效表面极化激元分束器 |
| 3.3.1 表面极化激元的线性色散关系 |
| 3.3.2 表面极化激元分束器 |
| 3.3.3 微波场调控下的表面极化激元分束器 |
| 3.3.4 表面极化孤子分束器 |
| 3.3.5 多通道激发下的表面极化激元分束器 |
| 3.3.6 表面极化激元路由器 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 慢光暗孤子及其存取与分束 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光与三能级原子相互作用的理论模型 |
| 4.3 慢光暗孤子存储与读取 |
| 4.3.1 慢光暗孤子及其传播 |
| 4.3.2 慢光暗孤子的存储与读取 |
| 4.3.3 慢光暗孤子路由 |
| 4.4 光学Peregrine孤子的存储与读取 |
| 4.4.1 Peregrine孤子及其传播 |
| 4.4.2 Peregrine孤子的存储与读取 |
| 4.4.3 Peregrine孤子的分束 |
| 4.4.4 Peregrine孤子的路由 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 自旋轨道耦合下量子点中的单光子存储与路由 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论模型 |
| 5.2.1 自旋轨道耦合下量子点的能级结构和电偶极矩阵元 |
| 5.2.2 Heisenberg-Langevin-Maxwell方程 |
| 5.3 单光子的传播特性 |
| 5.4 量子点中的单光子的存储、读取与路由 |
| 5.4.1 单粒子波函数的运动方程 |
| 5.4.2 单光子波包的存储与读取 |
| 5.4.3 单光子波包的路由 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 拟开展的进一步工作 |
| 附录A 第二章辅助材料 |
| A.1 非线性包络方程及其孤子解的推导 |
| A.2 方程(2.17)中参数的具体形式 |
| 附录B 第三章辅助材料 |
| B.1 麦克斯韦布洛赫方程 |
| B.2 利用微波场提高表面极化激元分束器效率的理论分析 |
| B.3 非线性包络方程的推导 |
| 附录C 第四章辅助材料 |
| C.1 三能级 Λ 型原子系统的布洛赫方程 |
| C.2 非线性包络方程中的参数表达式 |
| C.3 四能级双 Λ 型原子系统的哈密顿量和麦克斯韦布洛赫方程 |
| 附录D 第五章辅助材料 |
| D.1 Heisenberg-Langevin方程的表达式 |
| D.2 一些正文中的一些参数 |
| D.2.2 g~((2))(x, t_1, t_2)的表达式 |
| D.3 四能级双 Λ 型量子点的色散关系 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（3）里德堡原子中集体量子态与光子动力学的量子调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子信息 |
| 1.2 量子纠缠及其量子信息中的应用 |
| 1.3 原子相干效应及其量子信息中的应用 |
| 1.4 里德堡原子及其量子信息中的应用 |
| 1.5 本论文的结构及主要内容 |
| 第二章 理论基础及研究现况 |
| 2.1 非线性动力学中的固定点和分叉 |
| 2.2 量子纠缠量度 |
| 2.3 光与原子相互作用的动力学描述 |
| 2.4 基于电磁诱导透明的光存储过程 |
| 2.5 基于里德堡态光存储实现全光量子器件 |
| 第三章 里德堡原子晶格中的可调节多稳以及非均匀相 |
| 3.1 背景与动机 |
| 3.2 理论模型及公式 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 里德堡原子对中的同相与反相纠缠动力学 |
| 4.1 背景与动机 |
| 4.2 理论模型及公式 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 冷原子中具有分布式里德堡激发的单光子存储 |
| 5.1 背景与动机 |
| 5.2 理论模型与方程 |
| 5.3 数值结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 里德堡原子中基于单光子级别光存储的全光晶体管动力学 |
| 6.1 背景与动机 |
| 6.2 理论模型与方程 |
| 6.3 数值结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间公开发表论文及着作情况 |
（4）电磁诱导透明机制下基于四波混频过程的光学参量放大动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 原子相干理论 |
| 1.1.2 电磁诱导透明、慢光和光存储 |
| 1.1.3 四波混频 |
| 1.2 研究动机 |
| 1.3 研究意义 |
| 1.3.1 理论贡献 |
| 1.3.2 实践价值 |
| 1.4 论文结构与主要内容 |
| 第2章 理论基础 |
| 2.1 电磁诱导透明 |
| 2.1.1 模型和方程 |
| 2.1.2 结果与讨论 |
| 2.2 慢光和光存储 |
| 2.2.1 慢光 |
| 2.2.2 光存储 |
| 2.3 光学参量放大 |
| 2.4 相干四波混频 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于双色驱动的三能级Λ型系统的四波混频 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型和方程 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于四能级双Λ型系统的光学参量放大 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型和方程 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 极化率 |
| 4.3.2 传播动力学 |
| 4.3.3 放大与形变 |
| 4.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 一些推导与证明 |
| A.1 麦克斯韦波动方程 |
| A.2 密度矩阵方程的展开 |
| 附录B 相关程序与概念 |
| B.1 慢光的程序框架 |
| B.2 相关概念 |
| 致谢 |
（5）光量子存储及噪声特性的实验研究（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光量子信息处理 |
| 1.2 光量子存储 |
| 1.2.1 光量子存储的应用 |
| 1.2.2 光量子存储的重要指标 |
| 1.2.3 光量子存储的不同方案及实验进展 |
| 1.3 立论依据以及全文结构 |
| 第二章 光量子存储的波形优化理论 |
| 2.1 存储过程的数学模型 |
| 2.2 原子系综中存储过程的动力学方程 |
| 2.2.1 单原子与光场相互作用的理论解析 |
| 2.2.2 光场演化与原子系综的连续性近似 |
| 2.2.3 原子的自发辐射与退相干 |
| 2.2.4 运动方程的一维近似和动量空间变换 |
| 2.3 理想存储过程的最优存储效率 |
| 2.3.1 最优存储效率的影响因素 |
| 2.3.2 理想存储过程动力学方程的求解 |
| 2.4 波形匹配实现最优存储效率 |
| 2.4.1 控制光场驱动的原子系综演化 |
| 2.4.2 绝热存储过程的最优解 |
| 2.4.3 绝热近似在不同存储方案中的适用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光量子实验测量技术基础 |
| 3.1 光场的量子态及其表示 |
| 3.1.1 粒子数态 |
| 3.1.2 相干态 |
| 3.1.3 热态 |
| 3.1.4 压缩态 |
| 3.1.5 Wigner函数 |
| 3.2 平衡零拍探测、光学层析与光场量子态重构 |
| 3.2.1 平衡零拍探测 |
| 3.2.2 还原光场量子态的两种方法 |
| 3.3 实验方案及结果 |
| 3.3.1 相位调制相干光的OHT实验 |
| 3.3.2 偏振自旋转产生压缩真空态的OHT实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 高效率、可变带宽的拉曼存储 |
| 4.1 拉曼散射及拉曼存储的背景介绍 |
| 4.2 光脉冲波形产生及控制系统 |
| 4.3 实验方案及结果 |
| 4.3.1 存储过程的效率优化 |
| 4.3.2 存储系统的噪声标定 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 存储过程中噪声的产生及抑制 |
| 5.1 修正的存储理论模型 |
| 5.2 存储过程的线性分束与噪声的双模压缩 |
| 5.3 利用SU(1,1)干涉相消实现噪声抑制 |
| 5.3.1 实验原理及理论解释 |
| 5.3.2 实验验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 附录A 奇异值分解 |
| 附录B 铷87原子的物理特性 |
| 附录C 拉曼散射过程中光场的偏振关系 |
| C.1 线偏振拉曼泵浦光 |
| C.2 圆偏振拉曼泵浦光 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）基于EIT的光轨道角动量的转换（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 原子相干效应 |
| 1.2 电磁感应光透明 |
| 1.3 四波混频 |
| 1.4 光信息存储 |
| 1.5 光学涡旋 |
| 第二章 涡旋光存储的相关进展 |
| 2.1 基于EIT的涡旋光存储 |
| 2.2 基于FWM的涡旋光存储 |
| 第三章 实验仪器 |
| 3.1 899 环形染料激光器 |
| 3.2 空间光调制器(SLM) |
| 3.3 其他实验仪器 |
| 3.4 晶体 |
| 第四章 基于EIT的光轨道角动量的转换 |
| 4.1 介绍 |
| 4.2 实验装置 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.4 结论 |
| 第五章 论文总结 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在校期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）冷原子系综中光与原子相干性的转换（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光和原子系综之间的量子界面 |
| 1.1.1 光与物质量子界面的相互作用类型 |
| 1.1.2 用于量子界面的原子介质 |
| 1.2 光-原子相干性转换 |
| 1.2.1 光的量子存储 |
| 1.2.1.1 EIT存储和拉曼存储 |
| 1.2.1.2 DLCZ方案 |
| 1.2.1.3 光子回波 |
| 1.2.1.4 非共振的法拉第相互作用 |
| 1.2.2 原子系综的纠缠 |
| 1.3 非厄米物理 |
| 1.4 本论文的创新点和主要内容 |
| 第二章 基本理论 |
| 2.1 光与原子的相互作用理论 |
| 2.1.1 原子系综的光学深度 |
| 2.1.2 三能级原子与光场的相互作用 |
| 2.1.2.1 电磁诱导透明 |
| 2.1.2.2 EIT慢光效应 |
| 2.1.2.3 EIT存储 |
| 2.1.2.4 原子自旋波 |
| 2.2 基于线性分束器的干涉理论 |
| 2.2.1 无损线性分束器 |
| 2.2.1.1 无损线性分束器的输入输出关系 |
| 2.2.1.2 基于无损线性分束器的一阶以及二阶干涉(HOM干涉) |
| 2.2.2 有损线性分束器 |
| 2.2.2.1 有损线性分束器的输入输出关系 |
| 2.2.2.2 基于有损线性分束器的一阶以及二阶干涉 |
| 第三章 冷原子实验系统 |
| 3.1 磁光阱的基本原理 |
| 3.1.1 激光冷却 |
| 3.1.2 磁光阱 |
| 3.2 ~(85)Rb二维磁光阱冷原子系统的设计 |
| 3.2.1 工作激光与光路设计 |
| 3.2.2 囚禁磁场线圈与光束排列 |
| 3.2.3 时序控制 |
| 3.3 实验仪器与装置 |
| 3.3.1 真空系统 |
| 3.3.2 激光锁频系统 |
| 3.3.3 声光调制器驱动 |
| 3.4 制备结果和系统测量 |
| 3.4.1 OD以及EIT测量 |
| 3.4.2 原子布居数测量 |
| 第四章 利用电磁诱导透明实现分束比可调的光-原子分束器 |
| 4.1 背景介绍与基本原理 |
| 4.1.1 虚拟分束器 |
| 4.1.2 EIT暗态极子 |
| 4.1.3 光-原子虚拟分束器 |
| 4.2 利用DLCZ方案EIT读取过程模拟自旋波分束 |
| 4.2.1 在冷原子系综中利用DLCZ方案产生单光子源 |
| 4.2.2 实验方案与实验结果 |
| 4.3 利用EIT存储实现光场分束 |
| 4.3.1 理论模型 |
| 4.3.2 实验装置 |
| 4.3.3 实验结果 |
| 第五章 在冷原子系综中实现可调非厄米分束器 |
| 5.1 非厄米分束器 |
| 5.2 原子系综中非厄米的光子与磁子干涉 |
| 5.3 物理本质及理论描述 |
| 5.4 可调谐非厄米分束器 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表的科研成果目录 |
| 致谢 |
（8）基于原子系综的量子网络研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子网络 |
| 1.2 量子纠缠 |
| 1.3 量子存储 |
| 1.3.1 电磁感应透明 |
| 1.3.2 拉曼存储 |
| 1.3.3 DLCZ方案 |
| 1.3.4 可控恢复能级非均匀展宽 |
| 1.3.5 原子频率梳 |
| 1.3.6 量子存储的应用 |
| 1.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第二章 偏振非经典光场的制备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 偏振压缩和纠缠的理论分析 |
| 2.3 Stokes分量的测量 |
| 2.4 偏振非经典光场的实验制备及实验结果 |
| 2.5 总结 |
| 参考文献 |
| 第三章 两个原子系综的纠缠 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 原子系综纠缠的产生方案 |
| 3.2.1 光和原子系综纠缠的理论分析 |
| 3.2.2 利用纠缠交换实现两个原子系综间纠缠 |
| 3.2.3 原子间纠缠的验证 |
| 3.3 总结 |
| 参考文献 |
| 第四章 三原子系综确定性纠缠的建立和存储 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 利用量子态映射建立三原子系综纠缠的理论分析 |
| 4.2.1 三组份纠缠态的产生 |
| 4.2.2 原子系综纠缠的建立 |
| 4.2.3 存储的纠缠态的释放 |
| 4.3 实验实现三原子系综纠缠 |
| 4.4 总结 |
| 参考文献 |
| 第五章 远距离量子节点间连续变量纠缠蒸馏 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 量子存储间纠缠的建立和纠缠蒸馏 |
| 5.2.1 原子系综纠缠的建立和蒸馏方案 |
| 5.2.2 纠缠蒸馏的理论模型 |
| 5.2.3 原子系综间纠缠蒸馏的结果分析 |
| 5.3 总结 |
| 参考文献 |
| 第六章 连续变量腔增强量子存储 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 连续变量腔增强量子存储的理论介绍 |
| 6.3 连续变量腔增强量子存储的实验研究 |
| 6.3.1 光学腔的设计与搭建 |
| 6.3.2 腔增强量子存储的实验研究 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结和展望 |
| 博士期间已发表的期刊论文 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（9）铷原子中电磁诱导光栅的特性研究及应用（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 量子相干效应 |
| 1.2 电磁感应透明 |
| 1.3 电磁诱导光栅的研究 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 第二章 电磁诱导光栅的相关理论 |
| 2.1 三能级系统中的电磁诱导光栅 |
| 2.2 影响电磁诱导光栅的物理参数 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 电磁诱导光栅现象的实验研究 |
| 3.1 电磁诱导光栅的搭建 |
| 3.1.1 相关能级与实验装置 |
| 3.1.2 离散衍射图像的获得及分析 |
| 3.2 实验参数对电磁诱导光栅的影响 |
| 3.2.1 耦合光夹角 |
| 3.2.2 铷原子温度 |
| 3.2.3 双光子失谐 |
| 3.2.4 探测光功率 |
| 3.2.5 耦合光功率 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 电磁诱导泰伯效应 |
| 4.1 泰伯效应 |
| 4.2 电磁诱导泰伯效应的理论模拟 |
| 4.3 电磁诱导泰伯效应的实验研究 |
| 4.3.1 整数电磁诱导泰伯效应 |
| 4.3.2 分数电磁诱导泰伯效应 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 研究成果 |
| 致谢 |
| 个人情况及联系方式 |
（10）多能级原子系统中光脉冲的存储及其优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电磁感应透明 |
| 1.3 慢光与快光、光存储 |
| 1.4 自由空间中光存储的研究进展 |
| 1.5 受限体系中光存储的研究进展 |
| 1.6 论文结构 |
| 第二章 光与多能级原子体系相互作用的理论描述 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 相干原子介质与经典光场相互作用的理论描述 |
| 2.2.1 Λ型三能级体系中的电磁感应透明效应 |
| 2.2.2 Λ型四能级体系中的四波混频效应 |
| 2.2.3 N型四能级体系中的主动拉曼增益和快光现象 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 充有原子气体的Kagome型空芯光子晶体光纤中光脉冲的存储与优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型 |
| 3.3 Kagome型空芯光子晶体光纤中的导波模式 |
| 3.4 Kagome空芯光子晶体光纤中的EIT及线性脉冲的存储 |
| 3.5 Kagome空芯光子晶体光纤中非线性弱光孤子的形成、传播与存储 |
| 3.5.1 小孔光纤情形 |
| 3.5.2 大孔光纤情形 |
| 3.5.3 结果讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于原子四波混频的光脉冲的存储与优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型 |
| 4.3 Λ型四能级体系中光脉冲的存储与读取 |
| 4.3.1 探测光和Stokes光的耦合传播 |
| 4.3.2 线性光脉冲的传播、存储与优化 |
| 4.4 非线性光脉冲的形成、传播、存储与优化 |
| 4.4.1 非线性包络方程 |
| 4.4.2 光孤子对在单支色散中的存储与读取 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于主动拉曼增益的快光介质中光脉冲的存储与读取研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 梯形四能级原子体系的主动拉曼增益与快光 |
| 5.3 快光脉冲的存储与读取 |
| 5.3.1 快光在ARG介质中的稳定传播 |
| 5.3.2 光脉冲在主动拉曼增益介质中的存储与读取 |
| 5.3.3 理论解释 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 拟开展的进一步工作 |
| 附录A 第三章中一些表达式的具体形式 |
| A.1 密度矩阵运动方程的具体表达式 |
| A.2 二阶解的具体表达式 |
| A.3 有效布洛赫方程 |
| 附录B 第四章中的相关表达式和证明 |
| B.1 Bloch方程的具体表达式及其简化形式 |
| B.2 α_(ij)(?ω)和β_(ij)(?ω)的具体表达式 |
| B.3 存储效率与存储保真度的定义 |
| B.4 方程(4.13)中系数的具体表达式 |
| 附录C 第五章中的相关表达式和证明 |
| C.1 四能级主动拉曼增益系统中的Bloch方程 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
四、Storage of an Optical Packet in the EIT Medium（论文参考文献）
- [1]基于里德堡原子电磁诱导透明效应的光脉冲减速[D]. 赵嘉栋. 山西大学, 2021(12)
- [2]基于电磁诱导透明的线性与非线性光脉冲的存储、读取与分束[D]. 寿翀. 华东师范大学, 2021(12)
- [3]里德堡原子中集体量子态与光子动力学的量子调控[D]. 张焓笑. 东北师范大学, 2021(09)
- [4]电磁诱导透明机制下基于四波混频过程的光学参量放大动力学研究[D]. 李金磊. 东北师范大学, 2021(12)
- [5]光量子存储及噪声特性的实验研究[D]. 冯啸天. 华东师范大学, 2020(02)
- [6]基于EIT的光轨道角动量的转换[D]. 王晶. 吉林大学, 2020(08)
- [7]冷原子系综中光与原子相干性的转换[D]. 温荣. 华东师范大学, 2019(02)
- [8]基于原子系综的量子网络研究[D]. 刘艳红. 山西大学, 2019(01)
- [9]铷原子中电磁诱导光栅的特性研究及应用[D]. 李一鸿. 山西大学, 2019(01)
- [10]多能级原子系统中光脉冲的存储及其优化研究[D]. 徐大唐. 华东师范大学, 2018(12)
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