N型原子電介質中的光場量子噪聲特性研究.pdf

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

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

3、，從而大大降低了光的群速度（即光速減慢），增加了相干時間。
　　本文主要回顧了光場與原子系綜相互作用的發(fā)展歷程及理論背景，并且在此基礎上研究了量子化光場通過N型四能級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-朗之萬方程給出的光場噪聲。分別介紹了二能級和三能級系統(tǒng)的演化方程以及其中信號光通過后所產生的光場特性。本文的核心部分是利用海森堡-朗之萬方程計算了一束壓縮光場通過N型四能級介質后的輸出噪聲特性，結果表