離散量子系統(tǒng)單向動力學的研究.pdf

1、二極管是電子線路不可或缺的元件。在集成光學系統(tǒng)中，光頻隔離器（也稱為光二極管）也是一種只允許光朝單一方向透射的器件，目的是避免背反射光。與之對應(yīng)，量子二極管在量子線路中也是必不可少的量子器件。同時，隱形器件的制備同樣需要打破光傳播的可逆性。因此，設(shè)計具有單向性傳播的系統(tǒng)引起人們很大的興趣。
　　從量子力學的角度來看，量子二極管的物理機制可歸結(jié)為散射問題中的不對稱透射現(xiàn)象。相較于厄米量子系統(tǒng)，非厄米量子系統(tǒng)具有很多奇異的性質(zhì)。在非厄

2、米系統(tǒng)中尋找單向性透射方案引起人們的廣泛關(guān)注。本文前半部分在廣泛分析了各種散射中心的散射性質(zhì)的基礎(chǔ)上，提出了一種實現(xiàn)單向性透射的方案。我們研究了一個嵌在一維波導(dǎo)中，受外加磁場控制的非厄米散射中心。計算結(jié)果顯示該模型具有很好的非對稱透射，并且在較寬頻率范圍內(nèi)都能保持完全單向性透射。此外，我們還研究了產(chǎn)生這種奇異現(xiàn)象的理論基礎(chǔ)。我們發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生這種完全單向性透射的原因是由于系統(tǒng)存在能譜奇點，即雙正交完備集的破壞。
　　在本文的后半部分我

3、們還研究了非相對論系統(tǒng)中的類Zitterbewegung(ZB)現(xiàn)象。ZB現(xiàn)象是相對論自由電子在運動過程中的反常震顫現(xiàn)象，是純粹的相對論量子效應(yīng)。由于ZB頻率極高、振幅極小，目前還未能在實驗上觀測到這種現(xiàn)象。近來，固體中類ZB現(xiàn)象以其低頻率、大振幅引起了人們的興趣。我們研究了一個一維耦合原子-腔場陣列的動力學問題。在單激發(fā)子空間中，我們發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)存在類ZB的震顫現(xiàn)象。利用解析和數(shù)值模擬方法我們計算了ZB的頻率和振幅，為進一步實驗研究提供