环境影响下不同有效能态系统的光子阻塞研究

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近年来,光子阻塞现象逐渐成为量子光学领域的研究热点之一。研究表明,当外加经典光照射的一个单个二能级原子与单模腔相互作用的系统时,如果系统此时满足缀饰态共振的条件,单光子的非线性特征就会导致后面光子的共振和吸收被阻碍,进而形成光子阻塞。光子阻塞的应用非常广泛,包括单光子转换器、光通信、光量子计算机以及光子路由等新兴的技术的发展都非常重要。此外,光子阻塞会导致反聚束效应。双光子的共振跃迁中,聚束效应与反聚束效应有时会交替发生,这与耦合系数g和驱动强度ε有着密切联系。本文J-C模型出发,研究了缀饰态原子的有效动力学。对于受到环境影响的原子-腔场互作用系统,我们对缀饰态表象的态空间进行有效截断,分析在经典光驱动下该缀饰原子的各种跃迁情况。对于所截取的八能级模型,应用有效动力学方法(Fr?hlich变换),给出了缀饰态能级的移位和有效作用强度。通过解主方程,重点研究从|ψ+(1)〉到|ψ-(3)〉的跃迁过程。得出双光子过程跃迁的一阶关联函数(光谱函数)和二阶关联函数,通过控制耦合系数,分析光子阻塞的发生。对应外加经典场一定的驱动强度ε,通过调控偶极耦合强度观察到光子阻塞,即二阶关联函数呈现出反聚束行为。截取六能级模型所需的偶极耦合强度g明显大于八能级模型。结果表明,截取八个能级,在给定ε时,二阶关联函数g(2)(τ)随偶极耦合强度g的变化要比截取六个能级时更明显,这样可以较为及时观察到光子阻塞效应的出现。
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