N型原子電介質(zhì)中的光場(chǎng)量子噪聲特性研究.pdf

1、近年來(lái)，作為量子信息過(guò)程和量子工程一個(gè)基本的組成部分，光與原子系綜的相互作用受到了人們廣泛的關(guān)注。對(duì)該領(lǐng)域的研究是基于自由空間中光學(xué)稠密的原子系綜與量子化的光場(chǎng)之間高效率的相干作用。到目前為止，相對(duì)于利用光學(xué)腔來(lái)增強(qiáng)光與單個(gè)原子之間的耦合強(qiáng)度，通過(guò)原子系綜與光場(chǎng)相互作用已經(jīng)發(fā)展成為一種更為有效和簡(jiǎn)便的選擇。
　　用于描述光與原子相互作用的物理機(jī)制和物理模型有很多，包括電磁誘導(dǎo)透明(electromagnetically induc

2、ed transparency，簡(jiǎn)稱EIT)、量子非破壞性(quantum nondemolition)或法拉第相互作用(Faraday interaction)、量子測(cè)量與反饋(quantum measurement and feedback，)、拉曼相互作用(Ramaninteraction)和光子回波(photon echo)。其中電磁誘導(dǎo)透明是指光場(chǎng)在相干作用下可以零吸收的通過(guò)原本有強(qiáng)烈吸收的介質(zhì)，并且在透明窗口處有強(qiáng)的正常色散

3、，從而大大降低了光的群速度（即光速減慢），增加了相干時(shí)間。
　　本文主要回顧了光場(chǎng)與原子系綜相互作用的發(fā)展歷程及理論背景，并且在此基礎(chǔ)上研究了量子化光場(chǎng)通過(guò)N型四能級(jí)原子系綜后的噪聲特性，主要包括光和原子相干的半經(jīng)典理論以及由海森堡-朗之萬(wàn)方程給出的光場(chǎng)噪聲。分別介紹了二能級(jí)和三能級(jí)系統(tǒng)的演化方程以及其中信號(hào)光通過(guò)后所產(chǎn)生的光場(chǎng)特性。本文的核心部分是利用海森堡-朗之萬(wàn)方程計(jì)算了一束壓縮光場(chǎng)通過(guò)N型四能級(jí)介質(zhì)后的輸出噪聲特性，結(jié)果表