多模腔光机械系统中非线性运动的量子表征研究

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寻找经典非线性动力学行为的量子表征是非线性物理学中最基本的问题之一。我们基于腔光机械系统,从量子纠缠的角度来研究这一问题。最典型的腔光机械系统是由一个光学谐振腔与一个机械振子相互作用耦合而成。在该系统中,腔内光场对机械振子产生辐射压力,振子开始作来回振动,该振动又反过来影响腔的本征频率以及腔内光场的分布。这种有效的、动态的非线性耦合就是腔光机械系统物理机制的简单描述。通过调节系统参数,系统可能会表现出各种不同的非线性动力学的运动模式以及不同的量子纠缠特性。本论文,我们基于一种能产生声子激光的腔光机械系统,研究了系统出现稳定不动点和极限环这两种非线性动力学行为的纠缠特性。我们利用对数负度计算出纠缠大小,结果表明稳定不动点的量子纠缠不随时间发生变化,但极限环的量子纠缠随时间出现周期性振荡现象,且其振荡频率与机械振子的振动频率一样。我们还研究了从稳定不动点转变到极限环这种经典动力学相变的量子特征。数值计算表明边界线上的量子纠缠保持恒定,其数值对应于稳定不动点所能达到的最大纠缠值。除此之外,边界线处的量子纠缠对于热噪声具有很强的鲁棒性。这些特点都可以表征这种特殊的经典动力学相变行为。
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