內(nèi)腔多原子操控的腔量子電動力學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、應(yīng)用磁光冷卻和俘獲技術(shù)將一個或多個原子確定性地長時間控制并囚禁于光學(xué)腔中來研究原子與光場的相互作用，一直是腔量子電動力學(xué)（QED）研究的主要方向和難題之一。這是由于相對于自由空間，光學(xué)腔與原子相互作用的量子效應(yīng)能通過原子與腔的不同耦合強度影響原子的自發(fā)輻射率。當(dāng)研究對象為單原子時，人們更關(guān)心強耦合區(qū)的單原子與場的相互作用，通常腔的精細度達幾萬甚至幾十萬，單原子與單模腔場相互作用不僅可以用于演示基本的量子現(xiàn)象，也可以實現(xiàn)量子非破壞性的精密

2、測量，還可以通過操控腔內(nèi)單原子產(chǎn)生可控單光子來開展量子信息的存儲、傳遞、讀取等相關(guān)研究。兩個或更多數(shù)目的原子同時與光學(xué)腔內(nèi)模式相互作用可用于量子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、量子信息、量子模擬等方面的研究，但多原子與腔的耦合強度會因腔模體積的增加而很難保留在強耦合區(qū)。
　　本文主要內(nèi)容圍繞強耦合光學(xué)微腔內(nèi)單原子長時間俘獲、探測成像系統(tǒng)的搭建，及一套用于腔內(nèi)多原子操控的腔QED系統(tǒng)的設(shè)計展開。我主要完成和參與的工作包括：
　?。?）光學(xué)微腔內(nèi)單原

3、子俘獲系統(tǒng)與探測成像系統(tǒng)的搭建。為了打破光學(xué)微腔正上方約6mm處原子團自由下落穿過腔模的平均時間僅110μs的限制，我們沿腔軸方向搭建了魔術(shù)波長933.9nm的光偶極俘獲光，同時搭建了1064nm波長的遠失諧光學(xué)阱及894nm波長的成像系統(tǒng)，用于將銫原子團由腔正上方的磁光阱中轉(zhuǎn)移到光學(xué)腔內(nèi)，以增加腔內(nèi)偶極阱俘獲到單原子的概率并延長其囚禁單原子的時間。
　　（2）設(shè)計了一套臨界強耦合的腔 QED系統(tǒng)，包括真空室，腔支撐架，腔內(nèi)磁光阱