驱动色散Jaynes-Cummings系统中的光子阻塞

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单光子的制备是当前量子光学领域中的重要研究课题之一。单光子源在量子通信与量子密码领域有着重要的应用价值。光子阻塞效应是产生单光子源的主要物理机制之一,其可以将经典光转化为非经典光,使得腔场中的光子呈现反聚束分布的物理性质,从而受到了广泛的关注。光子阻塞效应可以分为两种:常规光子阻塞和非常规光子阻塞。在常规光子阻塞中,其物理系统能谱的非简谐性是导致常规光子阻塞产生的物理机制。在非常规光子阻塞中,其物理根源来于不同跃迁路径之间的量子干涉。本论文中,我们构建横向驱动色散Jaynes-Cummings(J-C)模型,并研究驱动色散J-C模型中的光子阻塞效应。我们考虑的模型为驱动色散J-C模型,该模型由一个二能级原子和一个单模腔场构成,在大失谐情况下,这个系统由色散J-C模型描述,同时,我们考虑该原子有一个横向驱动。我们发现在大失谐情况下,若横向原子驱动不存在时,该系统中无法出现光子阻塞效应。当原子被横向驱动时,系统中会出现光子阻塞效应。在该模型中,我们考虑了腔场的弱驱动情况,因此,系统可被限制在少光子数子空间。具体地,我们采用了主方程的方法对该模型进行了数值求解,得到了系统稳态下的等时二阶关联函数,分析了原子驱动强度以及其他各项参数对光子阻塞现象的影响。我们的研究将丰富光与原子耦合系统中的光子阻塞效应成果,也将为实验探索光子阻塞效应提供了新的理论方案。本论文研究内容安排如下:第一章,我们介绍光子阻塞的研究背景、研究意义以及主要研究内容。第二章,我们介绍本文需要用到的基础知识,包括两种光子阻塞,二阶关联函数以及色散J-C模型。第三章,我们使用概率幅方程以及主方程的方法求解J-C模型以及Kerr腔中的稳态二阶关联函数,并研究这两个系统中的光子阻塞现象。第四章,我们主要研究了驱动色散J-C模型中的光子阻塞效应,分析了光子阻塞存在的参数条件以及光子阻塞对参数的依赖关系。第五章,我们对论文进行了总结,并对光子阻塞效应进行了展望。
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