多光子干涉與量子棘輪效應(yīng).pdf

1、光學(xué)是物理學(xué)中一個(gè)很重要的分支，它既具有巨大的實(shí)用價(jià)值，又對(duì)整個(gè)物理學(xué)理論的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。目前光學(xué)的整個(gè)體系中既包含有以經(jīng)典電磁波理論為基礎(chǔ)的波動(dòng)光學(xué)，又包含有以量子理論為基礎(chǔ)的量子光學(xué)。在量子光學(xué)中光子干涉處于一個(gè)很重要的位置。量子光學(xué)領(lǐng)域中的巨擘Mandel認(rèn)為光的干涉本質(zhì)是光子的來源或者路徑存在著內(nèi)在的不可區(qū)分性而導(dǎo)致的物理反映，它是光的量子本性的重要體現(xiàn)，同時(shí)也為很多技術(shù)應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。在本篇論文中我們將對(duì)多光子干涉

2、進(jìn)行分析。
　　 棘輪效應(yīng)是一個(gè)很奇特的現(xiàn)象。它是指粒子在沒有平均偏置力的作用下而出現(xiàn)了定向運(yùn)動(dòng)。這是一個(gè)十分獨(dú)特的粒子輸運(yùn)方式。在微小的尺度下面實(shí)現(xiàn)棘輪效應(yīng)，或者說是制造出以棘輪效應(yīng)為基礎(chǔ)的介觀或微觀的器件，將對(duì)工程技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用產(chǎn)生巨大的變革作用。目前人們對(duì)棘輪效應(yīng)的研究已經(jīng)有了很多的成果，但離真正地實(shí)用化目標(biāo)還有很大距離。在棘輪效應(yīng)的研究中還有很多基礎(chǔ)性的工作需要去做。在本篇論文里我們也將介紹一些我們?cè)诩喰?yīng)的研究中所

3、做的一些工作。因而本篇論文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：
　　 1，多光子Hong-Ou-Mandel干涉的時(shí)域單模近似分析法。
　　 我們以自發(fā)參量下轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的參量光場(chǎng)為光源，針對(duì)Hong-Ou-Mandel型干涉過程進(jìn)行分析。在一定的條件下，參與干涉的光子波包可以近似理解為具有單一的頻率但又以一個(gè)波包的形式存在于時(shí)間域中。分析Hong-Ou-Mandel干涉時(shí)，可以根據(jù)兩個(gè)光子波包在時(shí)間域的波函數(shù)之間的交疊關(guān)系，把情況

4、分為兩個(gè)波包不可區(qū)分和可以區(qū)分兩種，然后把每種情況下干涉會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果分析出來，最后將兩種情況下的結(jié)果混合起來就能得到最終的干涉結(jié)果。依據(jù)這一方法分析光子干涉時(shí)，過程變得簡(jiǎn)單，思路變得清晰，在不丟失物理本質(zhì)的同時(shí)又很容易地獲得了結(jié)果。
　　 2，Hong-Ou-Mandel型干涉中的量子拍頻現(xiàn)象的分析。
　　 對(duì)Hong-Ou-Mandel型干涉裝置加以適當(dāng)?shù)淖儞Q就可以觀察到量子拍頻的現(xiàn)象。與單純的Hong-Ou-Mand

5、el干涉相比，能夠出現(xiàn)拍頻的干涉可以更好地提高對(duì)光子間時(shí)間間隔的分辨。我們同樣地采用時(shí)域單模近似的分析方法，對(duì)以自發(fā)參量下轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的參量光場(chǎng)為光源的拍頻干涉進(jìn)行了分析，對(duì)干涉中的拍頻結(jié)果給予了精確的描述。
　　 3，雙delta-kicked型的量子棘輪模型。
　　 我們?cè)趧e人工作的基礎(chǔ)上構(gòu)造出了雙delta-kicked型的量子棘輪系統(tǒng)模型。我們將對(duì)此模型的由來和構(gòu)造方式進(jìn)行較為詳細(xì)的介紹，并把我們的模型與別人的模型進(jìn)

6、行比較。我們的工作為量子棘輪效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)提供了一個(gè)理論方案。
　　 4，delta-kicked模型中香農(nóng)熵的研究。
　　 我們對(duì)delta-kicked模型中kicked粒子的香農(nóng)熵的演化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了粒子的香農(nóng)熵的演化與棘輪效應(yīng)以及量子共振之間的關(guān)系，并且從能量的角度對(duì)一些結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　 5，以delta-kicked模型為基礎(chǔ)的Parrondo游戲。
　　 棘輪效應(yīng)中存在著流逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。我