三维光子晶体中的自发辐射相干控制

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我们突破了色散曲线和Weisskopf—Wigner近似的框架,提出在三维全带隙光子晶体中利用Zeeman效应以及Stark效应的方法来实现自发辐射相干控制.全文包含五章。 第一章简要介绍了量子相干领域和光子晶体领域的重要工作,以及我们研究这个问题的动机. 第二章简要介绍了光子晶体的基本理论以及非微扰时域Green函数。 第三章我们提出用Zeeman效应控制量子相干.嵌入三维光子晶体中的原子包含三个原本简并的上能级|α1〉,|α2〉,|α3〉和—个基态能级|0〉.我们发现虽然Zeeman效应不能使劈裂开的三个上能级之间有耦合(这与Stark效应有区别),但是在光子晶体环境的作用下,三个跃迁渠道之间仍然有明显的量子相干效应,并且此效应可以由外加静磁场的强度来调控.当体系跃迁频率在光子带隙内部,我们观察到量子相干叠加态的周期性演化.而当跃迁频率在光子带隙附近,体系出现分数化稳态布局数俘陷.此项工作对利用四能级系统实现量子逻辑运算问题有重要意义。 第四章我们研究了在三维全带隙光子晶体中加入外静电场时三能级体系(含一个亚稳上能级|α1〉,一个非稳上能级|α2〉和基态能级|b〉)的演化情况.由于Stark效应和光子带隙效应的共同作用,我们实现了量子叠加态的相干控制和保持.另外我们发现亚稳态能级的寿命可以通过外静电场以及原子在光子晶体中的位置来改变和控制.这项工作为量子态的制备和控制提供了一个有效方便的新方法,对量子信息处理有重要的意义,同时对亚稳态原子能的利用也有重要的启示. 第五章为此项研究工作的总结。
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