耗散腔光力系统的纠缠与振子非高斯非经典态的制备

摘要

量子纠缠是量子力学最显著的特征之一，是量子信息处理的基本资源。当前，腔光力学是量子光学的前沿研究领域，腔光力学研究对象是辐射场与微机械振子耦合体系。利用腔光力系统不仅可以研究宏观物体的量子特性，而且可以实现基于宏观体系的量子信息处理。此外，利用光力耦合可以实现利用光场对机械振子的量子调控或者利用振子实现对光场的量子操控。本文主要研究耗散型腔光力系统的光场与振子的纠缠特性，并利用减光子操作实现振子的非高斯非经典量子态。
　　首先，我们研究了耗散腔光力系统的光场与机械振子间的纠缠特性。耗散腔光力系统中腔场的耗散系数随振子位置的改变，从而形成振子与腔场间的光力耦合。利用系统的哈密顿量，我们推导出耗散腔光力系统的所满足的线性朗之万方程，并由系统的运动方程求出体系的关联矩阵，来讨论耗散型腔光力系统腔内光场与机械振子耦合的纠缠特性。我们发现:耗散型腔光力系统在蓝失谐和坏腔的条件下，腔内光场与振子之间可以产生强的纠缠，它不同于色散型腔光力系统的性质，后者只在红失谐且好腔情况下才会产生相对较弱的腔场与振子间的纠缠。这是因为在蓝失谐条件下，对于耗散型腔光力系统，即使光力耦合强度Gκ在很大时也能满足稳定性条件，从而可以产生较大的腔场与振子间的纠缠，而色散型腔光力系统光力耦合强度Gω很小时系统才满足稳定条件，其产生的纠缠也相对较弱。
　　其次，我们还讨论了在耗散型腔光力系统中光腔输出场与机械振子间的量子纠缠。通过滤波函数选取具有一定线宽和中心频率的特定输出场，讨论其与振子间的纠缠。通过与腔内场相比较发现此时在蓝失谐和红失谐区域，即使光力耦合强度Gκ比较小的情况下都可以产生较明显的输出场与振子间的纠缠;在腔内只有在蓝失谐下，且光力耦合强度Gκ很大时，才产生较大的纠缠。
　　最后，本文还研究了在耗散型腔光力系统中通过对输出光场作减光子操作从而获得机械振子的非高斯非经典的量子态。利用振子条件态的Wigner函数来讨论其量子态的非经典性，我们发现在一定的参数下，Wigner函数有负值出现，说明所得到的振子量子态呈现非高斯非经典性。

目录

声明

摘要

引言

第一章 本文的基础理论知识

1．2 量子纠缠的概念及判据

1．3 Wigner函数

第二章 耗散型腔光力系统的纠缠

2．1 光力耦合系统

2．1．1 系统的朗之万方程

2．1．2 系统的主方程

2．1．3 系统的关联矩阵

2．1．4 系统的稳定性的研究

2．2 光场与机械振子间的纠缠特性的研究

2．2．1 腔内光场与机械振子问的纠缠特性的研究

2．2．2 腔外输出光场与机械振子间的纠缠特性的研究

2．3 本章小结

第三章 通过减单光子制备振子的非高斯非经典态

第四章 总结与展望

参考文献

致谢