【摘 要】
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量子调控是基于量子物理理论知识的前沿学科,在量子信息处理、量子模拟等研究领域具有重要的科学价值。借助外场条件和技术手段对物态的量子现象进行调控,可以设计并构筑人工微结构,对建立全新的量子调控技术和量子器件小型化具有重要的意义。原子能级、原子量子调控以及原子成像机制等是构造原子水平上电子器件量子效应与调控技术的重要载体,是原子材料器件和原子尺度器件的基础和核心。原子相干效应是利用外场对原子进行量子调
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量子调控是基于量子物理理论知识的前沿学科,在量子信息处理、量子模拟等研究领域具有重要的科学价值。借助外场条件和技术手段对物态的量子现象进行调控,可以设计并构筑人工微结构,对建立全新的量子调控技术和量子器件小型化具有重要的意义。原子能级、原子量子调控以及原子成像机制等是构造原子水平上电子器件量子效应与调控技术的重要载体,是原子材料器件和原子尺度器件的基础和核心。原子相干效应是利用外场对原子进行量子调控,特别地,在电磁诱导透明效应中引入驻波场构建的电磁诱导光晶格,可以有效克服固体周期性结构不可调谐的问题,实现一种全光可调的周期性介电结构。该研究在量子调控器件设计与集成方面具有很好的应用价值,对发展精密测量、光子拓扑物态等研究具有重要意义。本文针对铷原子中电磁诱导光晶格的构建、调控及光传输特性进行研究,主要内容如下:1、在铷原子三能级相干系统中,利用小角度干涉光场构建一维全光可控诱导晶格,通过频率失谐、拉比频率、原子密度等参数精密调控电磁诱导光晶格特性,获得了清晰的三阶衍射图样,一阶衍射效率达到25%。2、在包含里德堡能级的V+Ξ型四能级原子系统中,实现了一种新型全光可控的电磁诱导光晶格。该光晶格相较于V型三能级电磁诱导光晶格离散衍射效率显著增强,通过控制光场的拉曼增益效应,一阶衍射效率达到32.5%。3、在阶梯型三能级相干原子系统中,使用两个正交干涉驻波光场,首次实现了全光电磁诱导方光晶格的构建。通过实验参数精密调节电磁诱导方光晶格特性,获得了清晰的7×7方形衍射阵列,实现了全光可调人工微结构的维度扩展。
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里德堡原子的轨道半径大,极化率强,寿命较长,是处于高激发态的原子。并且里德堡态的能级间隔包含微波和太赫兹波段的频率范围,因此成为微波和太赫兹波量子传感器的有力竞争者。其次,基于AC斯塔克效应（AC Stark effect）,通过测量里德堡原子能级的频移可以实现微弱静电场的测量。另一方面,由于里德堡原子对最外层电子的束缚能力弱,可以用来研究等离子体的自发产生和重组效应。近年来,激光冷却与俘获原子取
量子行走起源于经典随机行走,现在已成为一种通用的量子模拟方案。迄今为止,人们已经在越来越多的物理系统中实现了量子行走,例如光学谐振器、冷原子、超导量子比特、单光子、势阱俘获离子、耦合波导阵列以及核磁共振等。在这些系统中引入相互作用、无序、缺陷和跃迁调制等,研究它们对量子行走动力学行为的影响,是备受研究前沿关注的基础问题。利用量子行走可以刻画系统的很多物理性质,如拓扑、纠缠、和关联性质等。通过研究量
四波混频（FWM）作为重要的三阶非线性效应从上世纪以来就被广泛研究。随着电磁感应透明（EIT）等原子相干效应的发现,人们将EIT应用到FWM的研究中,极大地增强了FWM效率,产生的光束之间具有强的量子关联性可以用于许多领域,如:量子通信、光谱分析和量子成像等,其研究使FWM的应用更加丰富。本文基于双EIT原子系统,开展有关FWM的理论和实验研究,论文主要分为以下四个部分:一:对本文涉及到的物理概念
最近,非厄米系统在实验和理论领域都得到了很大的发展。研究发现,非厄米性可以极大的改变在厄米情况下确立的拓扑行为,例如,受增益和损耗分布影响的边界模。另一方面,拓扑绝缘体在开边界条件下表现出绝缘的体态和无间隙边界态,其特征在于拓扑不变量,例如Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型。SSH模型的手征对称性是导致非平庸拓扑结构产生的原因,可以通过缠绕数以及在开边界条件热力学极限下是否存在
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纳米光纤由于具备体积小、柔软可弯折、低损耗、耐腐蚀等特性,使其成为微型化集成化传感器领域中的新兴研究热点。纳米光纤作为一种新型的传感元件近年来已在能源化工、食品制药、冶金采矿等领域被广泛使用,除此以外,其在基础科学研究领域也显示出了其优异的性能。纳米光纤在光与物质相互作用中作为一种媒介已经成功应用于诸多领域中,包括光学传感、光学势阱、量子光学等。由于纳米光纤波导尺寸小于引导光的光学波长,引导光模式
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