基于缀饰超导量子比特的电磁诱导透明现象的研究

摘要

随着量子信息技术的发展，量子计算表现出来的巨大潜力让科学家们鼓舞。科学家及工程师们构想一种全新的信息处理机制，它的性能将呈指数倍数增长，远胜当前的计算机。由于超导量子比特（SQUBIT）具有强耦合的特点，很容易利用电感、电容和传输线实现复杂拓扑结构的多能级系统；并且它具有宏观尺寸的特点，很容易利用现有的微纳加工平台实现集成。近些年来，基于约瑟夫森结的SQUBIT表现出来的宏观量子效应引起了人们的广泛关注，它被认为是一种可以实现量子计算的有前景的途径。
　　与以往的不同，研究一个基于约瑟夫森结的SQUBIT与缀饰场相互作用形成多能级的缀饰SQUBIT。考虑将缀饰SQUBIT与单个控制场相互作用形成一个([Ⅰ])-型三能级系统，并研究在强控制场作用下的电磁诱导透明（EIT）现象，以及缀饰场和控制场的失谐对EIT现象的影响。在这个基础上，考虑将缀饰SQUBIT与两个控制场相互作用形成一个倒 Y-型四能级系统，同样，也分析了缀饰场和控制场对这个系统的EIT现象的影响，并且研究了打开控制场时的瞬态演化过程。
　　通过半经典的方法研究缀饰SQUBIT，发现缀饰场的开关效应：通过改变缀饰场的失谐量，可以使系统在EIT和电磁诱导吸收（EIA）之间转换。对于倒Y-型四能级系统，关闭其中一个控制场，可以使四能级系统退化为经典的Λ-型三能级系统或([Ⅰ])-型三能级系统。同时，控制场的强度影响EIT现象的产生与否，控制场的失谐量也对EIT现象产生明显的影响。最后，通过研究倒Y-型四能级系统的瞬态演化过程，发现系统在几百纳秒内能够趋于稳定，对探测场表现出吸收或透明。这让人们看到了研制新的量子存储器件的希望。
　　本文的主要内容和结构如下：第一章主要介绍研究背景及个人工作；第二章主要介绍基本概念及本论文使用到的研究方法；第三章主要介绍基于缀饰SQUBIT的([Ⅰ])-型三能级系统；第四章主要介绍基于缀饰SQUBIT的倒Y-型四能级系统；最后一章是总结。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 本文的工作

2 理论基础

2.1 超导量子器件的基本原理

2.2 场与原子互作用

2.3 电磁诱导透明的原理

3 三能级电磁诱导透明

3.1 缀饰态下的三能级模型

3.2 阶梯型三能级系统的电磁诱导透明现象

4 四能级电磁诱导透明

4.1 缀饰态下的倒Y-型四能级模型

4.2 倒Y型四能级系统的电磁诱导透明现象

4.3 EIT的瞬态演化过程

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 课题展望

致谢

参考文献