【摘 要】
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近年来,如何在腔光力耦合系统中实现非经典振动量子态和光场量子态是量子光学和量子信息科学研究领域中关注的课题之一。这是因为这些非经典量子态在量子力学基本原理的验证
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近年来,如何在腔光力耦合系统中实现非经典振动量子态和光场量子态是量子光学和量子信息科学研究领域中关注的课题之一。这是因为这些非经典量子态在量子力学基本原理的验证、精密的量子测量以及量子信息处理有着重要的应用。本文研究了如何在光腔、微波腔和机械振子所构成的电光力耦合系统中实现微波场的非经典量子态。首先,我们讨论了通过条件的测量来制备微波单光子态。考虑利用蓝、红失谐激光分别驱动微波场和光场,此时微波场和光场与机械振子可分别形成参量下转换和线性混合的相互作用,从而在微波场和光场间实现双模压缩纠缠态。分析表明:在不考虑耗散时,当微波场和光场初始处于真空时,在特定时间点二者处于双模压缩真空态。此时对光场进行测量,若光场检测到一个单光子,则微波场也处于单光子态,从而实现微波单光子源。当考虑体系耗散时,我们求解了体系所满足的主方程,分析了条件微波场的量子态的Wigner函数、保真度和二阶相干度。在环境热声子较大的情况下,微波场仍然可以处于保真度较高的单光子态,展现出强的负的Wigner函数和反聚束性。此外,此方案不受机械振子初始时刻热声子的影响,所以无需对机械振子进行提前冷却。其次,我们讨论了通过量子态的转换来实现微波场的非经典量子态。考虑微波场和光场都受红失谐激光驱动,此时微波场和光场与机械振子均形成线性混合的相互作用,使得二者均与振子形成量子态的交换,从而间接实现微波场与光场的量子态转换。区别以往的仅考虑高斯态的情况,这里我们利用特征函数的方法,解析求解体系初始态处于典型非高斯情况下的主方程,分析了光场初始处于猫态,单模压缩态和数态时从光场到微波场间量子态的转移,研究了微波场量子态的保真度在不同热环境下的演化,比较了不同量子态的保真度不同的行为。
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