一维光机械链中的纠缠和光机械诱导透明现象

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利用辐射压力耦合光学谐振腔和机械谐振子的光机械系统,将光学自由度与力学自由度相结合,实现了光场与机械振子间的相互调节,在研究量子力学的基本问题、量子通讯、精密测量等方面有重要意义,自提出之日起就受到了科学家们的广泛关注。近年来,基于多光学模与机械模相耦合的多体光机械系统也被广泛研究,主要研究成果包括量子多体动力学、光子声子转化,量子态传输等。多体光机械系统也可以用来研究多体纠缠以及实现拓扑量子系统。本课题利用一维光机械链实现了光机械诱导透明以及机械振子间的三体纠缠,具体的内容包括以下两个方面:1.研究了一维光机械链中的光机械诱导透明现象。基于一维光机械链系统,通过调节驱动场的频率可以实现拓扑Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型。当系统处于拓扑非平庸相时,系统中非简并的类声子边界模会为探测场提供两个吸收通道,吸收通道之间会形成相消量子干涉,由此导致了光机械诱导透明现象。当系统处于拓扑平庸相时,系统中不存在边界模,也不会存在形成相消干涉的吸收通道,光机械诱导透明现象不再存在。对于SSH模型,其边界态对于无序具备鲁棒性,因此当系统的光机械耦合强度中存在无序时,系统仍然可以呈现较高透射率的光机械诱导透明现象。2.通过利用库伦相互作用将三个独立压缩的机械振子耦合起来,在一维光机械链中实现了机械振子间的二体及三体纠缠。为了独立的压缩机械振子,与每个机械振子相耦合的光学谐振腔都被双色驱动场驱动。利用Langevin方程建立了系统的动力学演化模型,并精确模拟了系统线性化后的动力学演化,研究机械振子之间的多体纠缠。研究结果表明,二体纠缠和三体纠缠可以同时存在于三个机械谐振子中。在压缩和库伦相互作用的共同作用下,系统可以实现长时间下稳定周期性震荡的机械纠缠,并且纠缠呈现周期的突然死亡和突然复活。本文的研究内容将单腔光机械系统中的光机械诱导透明概念推广到拓扑系统,并提出了一种实现机械振子三体纠缠的方法。在量子信息传输和量子光学器件方面有一定的应用价值。
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