多模電磁誘導(dǎo)透明理論及其應(yīng)用研究.pdf

1、最近十幾年里，電磁誘導(dǎo)透明(簡(jiǎn)稱EIT)及其應(yīng)用的研究成為了理論物理、實(shí)驗(yàn)物理以及基礎(chǔ)應(yīng)用物理中的重要課題。EIT是一項(xiàng)具有重大意義和實(shí)用價(jià)值的技術(shù)，它可以通過相消干涉使得介質(zhì)對(duì)共振探測(cè)光的吸收和色散特性發(fā)生顯著變化，從而可以實(shí)現(xiàn)無吸收的大色散．目前，EIT在光速減慢、量子存儲(chǔ)、四波混頻、電磁誘導(dǎo)光柵、原子激光、光學(xué)雙穩(wěn)、光學(xué)開關(guān)、超慢光孤子、法拉第旋轉(zhuǎn)、光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換、光學(xué)誘導(dǎo)波導(dǎo)、光學(xué)誘導(dǎo)規(guī)范勢(shì)、穩(wěn)態(tài)脈沖、量子相位門、量子糾纏、原子分

2、子凝聚、高精度光鐘、量子成像、甚至天文學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用．本文主要研究了多模EIT的理論機(jī)制及其應(yīng)用．其中，具體研究了多模EIT介質(zhì)中慢光的傳播、光子之間的交叉相位調(diào)制、光子-光子非線性相互作用及其在量子計(jì)算和量子信息中的應(yīng)用． 第一部分包括第一章和第二章．為了論文的完整性和系統(tǒng)性，論文的第一章介紹EIT的發(fā)展歷史以及研究現(xiàn)狀．第二章介紹了EIT的一些基本理論，包括暗態(tài)的基本性質(zhì)以及基于單原子圖像和基于原子系綜集體激發(fā)圖像

3、的EIT處理方法． 第二部分為論文的第三章。主要研究了雙模EIT原子介質(zhì)中線性極化的量子探測(cè)光場(chǎng)在非均勻場(chǎng)中的史特恩-蓋拉赫效應(yīng)．推導(dǎo)了準(zhǔn)粒子暗態(tài)極化子的有效薛定諤方程，然后分別利用基于準(zhǔn)粒子的粒子性和基于光脈沖的波動(dòng)性的處理方法研究了非均勻磁場(chǎng)和非均勻驅(qū)動(dòng)場(chǎng)中慢光的史特恩-蓋拉赫效應(yīng)． 第三部分包括第四章和第五章．第四章提出了一個(gè)基于八能級(jí)原子的三模EIT(TEIT)理論模型，利用哈密頓量方法研究了TEIT系統(tǒng)中三束弱

4、探測(cè)光的傳播，計(jì)算了宏觀極化率以及三束弱探測(cè)光的群速度。分析表明可以在很短的相互作用距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)三束弱探測(cè)光之間丌量級(jí)的交叉相移，并且通過調(diào)節(jié)三束強(qiáng)驅(qū)動(dòng)光場(chǎng)的拉比頻率，可以匹配三束探測(cè)光的群速度．第五章主要研究了TEIT系統(tǒng)中的光子一光子相互作用以及在量子計(jì)算中的應(yīng)用。獲得了光子之間的三模交叉克爾型相互作用，并且發(fā)現(xiàn)利用光子的三模交叉克爾型相互作用可以直接實(shí)現(xiàn)全光的Toffoli門． 第四部分是論文的第六章。提出了自由行波光場(chǎng)的W