原子相干效應中量子噪聲特性的研究.pdf

1、光與原子相互作用產生的原子相干效應為量子計算和量子通信開辟了新的途徑，是進行量子信息存儲的重要途徑之一。近年來的研究表明，光是進行量子信息傳輸和量子信息處理的可靠載體，但是由于其快速的傳播速度，它不適于進行量子信息存儲。然而不管是傳統(tǒng)的計算機還是未來的量子計算機，都需要一定的存儲空間，用來存儲有待處理的信息。目前國際上公認，實物粒子如原子是理想的量子信息記憶單元，而原子與光場之間的相干相互作用，恰恰為量子信息由光場的量子態(tài)到實物粒子量子

2、態(tài)(自旋)的傳遞提供了有效途徑。因此通過光場與原子的相干作用實現(xiàn)光子與實物粒子之間量子態(tài)的傳輸、存儲和提取，將會對發(fā)展量子計算、量子通信具有重要意義。在量子信息的存儲和傳輸過程中，光場的量子噪聲將會對信息提取的信噪比產生一定的影響。如何抑制原子相干過程中量子噪聲對信息存儲和提取的影響，將對提高信噪比、確保信息安全以及提高信息容量等方面起到積極的推動作用。另一方面，由于原子相干效應介質中較大的色散特性，對其作用場量子噪聲特性的研究，也間接

3、提供了一種測量激光場位相噪聲的方法。該論文討論了原子相干效應介質中與之作用的探測場的量子噪聲特性。結果表明，光與原子介質的相干作用過程中其量子噪聲具有幾個特點：一、能把激光器的本征位相噪聲轉化為可測的強度噪聲，并且測量的操作簡單，有望小型集成商品化；二、噪聲譜除了體現(xiàn)激光器的本征噪聲外，還攜帶了原子信息。這將對原子鐘，高精細譜分析，冷原子研究，未來的量子通信等有非常重要的意義；三、在共振相互作用和一定失諧情況下，量子噪聲能夠得到很好的抑

4、制。 本文主要介紹利用具有原子相干效應的原子共振介質和EIT介質來研究半導體激光器的量子噪聲特性，其實驗和理論結果定性吻合。主要內容如下： 1：利用原子共振介質和EIT介質對半導體激光器的噪聲特性進行了實驗研究。 2：用頻率調制譜理論對實驗結果進行了定性解釋，在此基礎上利用全量子理論對其進行了更詳細具體的分析。 在這些研究工作中，屬創(chuàng)新性的工作有三點： A：利用EIT介質來研究半導體激光器的輸出噪