利用量子反馈提高光力体系非经典性质的研究

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lyl_chong
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近年来,有关腔光力学中的量子现象的研究是量子光学领域中人们较为关注的研究内容之一。腔光力系统通过光的辐射压将腔场和机械振子耦合起来,为研究宏观体系的量子性质提供了一个好的平台。借助于光力耦合,人们可以利用量子光学实验上已成熟的技术实现光腔对机械振子量子态的调控,或利用机械振子实现对光腔量子性质的调控。另一方面,由于系统与环境不可避免的耦合导致的退相干现象,使得体系的量子性质减弱或者消失,为了增强体系的量子性质,人们可以利用量子库工程、量子反馈等手段来实现体系抗热环境干扰能力强的量子态。量子非局域性从二十世纪三十年代提出以来,一直是重要的研究课题并且受到广泛的关注和应用,量子非局域性包括量子纠缠、量子引导(EPR steering)、贝尔非局域性(Bellnonlocality),是量子物理世界与经典物理世界的主要区别之一,也是量子信息处理的资源。本文研究通过引入量子反馈来提升腔光力体系的非经典性质。  首先本文简单介绍了腔光力系统的相关知识和双模高斯态的纠缠、量子引导、贝尔非局域性的判据。接下来我们研究包含非简并参量下转换下的双模光腔力系统,利用量子反馈来提高两个机械振子间的纠缠,并实现量子引导和贝尔非局域性。此系统中的两腔场因下转换作用形成量子纠缠,又由于腔场与振子之间存在线性光力混合,致使腔场将其纠缠传递给振子,形成振子间的纠缠。因非简并参量下转换产生的最大稳定压缩程度只能达到真空涨落压缩的一半,从而限制了稳定区域振子间的纠缠度,且此时振子间不展现量子引导。我们研究发现通过引入基于测量的量子反馈作用于腔场,使得在稳定区域振子间的量子纠缠得到明显的提高,并且此时振子间不仅展现出量子引导,同时存在贝尔非局域性,并且在满足一定参数条件下,振子处于一个近似的双模压缩真空态。上述数值计算结论与绝热近似后得到的解析情况一致。  其次,我们讨论利用相干反馈来提升体系腔输出场的压缩。以单模腔光力系统为研究对象,机械振子(透明薄膜)位于两端腔中间,腔与机械振子之间形成光力耦合。研究表明:将腔的右端输出的光场直接反馈回左端腔镜作为输入场,反馈明显提升了系统腔输出场的压缩。并且无论相干反馈过程是否存在延时,均能较大的提升腔场的压缩。
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