【摘 要】
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腔光力学是基于宏观尺度上光与机械谐振器间因为辐射压力产生的相互作用所发展起来的一个物理分支。目前,随着腔光力学实用技术的快速发展,在宏观腔光力系统中探索叠加态、量
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腔光力学是基于宏观尺度上光与机械谐振器间因为辐射压力产生的相互作用所发展起来的一个物理分支。目前,随着腔光力学实用技术的快速发展,在宏观腔光力系统中探索叠加态、量子纠缠与引导、光或振动压缩等量子效应已成为一个热门的研究领域。目前已有很多关于制备机械振子压缩态的理论方案被提出,但其稳态下最大压缩程度几乎受到3dB(约为真空涨落的50%)的限制,研究表明连续驱动条件下腔关联体系仅展示出非常弱的光-力量子引导关联,为此本论文考虑利用连续零差测量以实现稳定且强的振动压缩和光-力间量子引导。首先考虑在色散或耗散型耦合腔光力系统中通过对腔输出场的时间连续测量以实现对机械振子压缩的量子调控。利用系统的哈密顿量,推导出腔模与振动模的运动朗之万方程并采用半经典方法将哈密顿量及运动方程线性化;接着考虑引入连续测量后的系统随机主方程和有效哈密顿量,并根据其推导得腔与机械振子之间的协方差关联矩阵,以此进行数值模拟计算比较系统中产生的机械振子压缩。我们发现在纯色散耦合或纯耗散耦合两种系统中均可以实现能突破3dB限制的强稳态振动压缩,但在两种类型的耦合系统中产生的压缩有所不同。另外发现,在腔失谐量△c>0的红失谐区域内,相较于纯色散或纯耗散系统产生的振动压缩,同时存在色散和耗散耦合的腔光力系统中产生的振动压缩可以得到显著增强。此外,我们也提出了通过连续监测机械振子的位置来实现色散或耗散耦合系统中的光-力量子引导关联的方案,引入另一个与机械振子弱耦合的坏传感腔,通过连续测量传感腔的输出场来实现对机械振子的位置测量。与研究振动压缩的过程类似,基于腔与振子间的关联矩阵进行数值分析。结果发现连续测量导致系统的稳态纠缠增强,从而可以实现机械振子与腔场之间的双向强引导关联;此外还发现,与振动压缩相似的是,在红失谐区域内,同时存在色散耗散的系统中产生的光-力纠缠和双向量子引导也得到明显提高。我们研究了机械振子热声子数对在该方案中产生的振动压缩和量子纠缠及引导关联的影响,分析发现即使在热噪声存在的情况下,上述振动压缩和光力量子引导仍然可以存在。
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