三維光子晶體中的自發(fā)輻射相干控制.pdf

1、我們突破了色散曲線和Weisskopf—Wigner近似的框架，提出在三維全帶隙光子晶體中利用Zeeman效應(yīng)以及Stark效應(yīng)的方法來實(shí)現(xiàn)自發(fā)輻射相干控制．全文包含五章。 第一章簡(jiǎn)要介紹了量子相干領(lǐng)域和光子晶體領(lǐng)域的重要工作，以及我們研究這個(gè)問題的動(dòng)機(jī)． 第二章簡(jiǎn)要介紹了光子晶體的基本理論以及非微擾時(shí)域Green函數(shù)。 第三章我們提出用Zeeman效應(yīng)控制量子相干．嵌入三維光子晶體中的原子包含三個(gè)原本簡(jiǎn)并的上能

2、級(jí)｜α1〉，｜α2〉，｜α3〉和—個(gè)基態(tài)能級(jí)｜0〉．我們發(fā)現(xiàn)雖然Zeeman效應(yīng)不能使劈裂開的三個(gè)上能級(jí)之間有耦合（這與Stark效應(yīng)有區(qū)別），但是在光子晶體環(huán)境的作用下，三個(gè)躍遷渠道之間仍然有明顯的量子相干效應(yīng)，并且此效應(yīng)可以由外加靜磁場(chǎng)的強(qiáng)度來調(diào)控．當(dāng)體系躍遷頻率在光子帶隙內(nèi)部，我們觀察到量子相干疊加態(tài)的周期性演化．而當(dāng)躍遷頻率在光子帶隙附近，體系出現(xiàn)分?jǐn)?shù)化穩(wěn)態(tài)布局?jǐn)?shù)俘陷．此項(xiàng)工作對(duì)利用四能級(jí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)量子邏輯運(yùn)算問題有重要意義。

3、 第四章我們研究了在三維全帶隙光子晶體中加入外靜電場(chǎng)時(shí)三能級(jí)體系（含一個(gè)亞穩(wěn)上能級(jí)｜α1〉，一個(gè)非穩(wěn)上能級(jí)｜α2〉和基態(tài)能級(jí)｜b〉）的演化情況．由于Stark效應(yīng)和光子帶隙效應(yīng)的共同作用，我們實(shí)現(xiàn)了量子疊加態(tài)的相干控制和保持．另外我們發(fā)現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的壽命可以通過外靜電場(chǎng)以及原子在光子晶體中的位置來改變和控制．這項(xiàng)工作為量子態(tài)的制備和控制提供了一個(gè)有效方便的新方法，對(duì)量子信息處理有重要的意義，同時(shí)對(duì)亞穩(wěn)態(tài)原子能的利用也有重要的啟示．