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论文第一部分分析双-A型四能级原子同两个弱信号场和两个强控制场的相互作用,研究如何在该原子系统中操控双光束信号。
在双-∧型四能级原子系统中,两个∧通道共享同一个暗态,量子相干性不仅存在于同一个∧通道的两个低能级中,而且还存在于两个∧通道之间。两个∧通道相互关联、相互影响,因此称两个形状匹配的信号脉冲同时在介质中透明传播的现象叫关联的EIT(theCorrelatedElectromagneticallyInducedTransparency)效应,称两个形状匹配的信号脉冲同时在介质中共振吸收的现象叫关联的双信号吸收(theCorrelatedTwo-signalAbsorption)效应,并给出了这两种效应的发生条件。本研究对信号场传播方程进行解析分析,场方程的解析解包括稳态传输波和衰减波两个部分。稳态传输波对应关联的EIT效应,衰减波对应关联的双信号吸收效应。系统最终满足关联的EIT条件,两个信号场的拉比频率之比等于两个控制场的拉比频率之比。
从四能级暗态极化子出发,通过绝热地调整两个控制场的强度,研究双信号场与原子介质的信息转换过程以及两个信号场之间的信息转换过程,发现利用双∧型四能级原子系统,可以存储某种类型的双模量子态,包括纠缠态,从理论上解释了双模量子信息在介质中的“写入”和“读出”过程。双-∧型四能级原子系统还可以用作一个可控分束器。
数值模拟结果表明,利用双∧型四能级原子系统,可以同时存储和释放双模量子信息,可以合并、复制或者转移光信号,实现对光信号的操控,还能够对传播过程中损失的数字脉冲信息进行修复。因此,四能级原子系统具有对双光束信号操控的特殊功能。
论文第二部分讨论连续变量的量子离物传输。用Winger函数方法计算压缩真空态量子离物传输的保真度,发现压缩真空态的压缩系数越小,离物传输过程中它的量子特性越容易保留。当压缩系数无穷大时,保真度为零。本研究将两体纠缠交换过程推广到三体纠缠模的纠缠交换,使没有任何相互作用的遥远的三体之间产生纠缠,以及对连续变量纠缠态的一个模进行量子远距离克隆,使一对纠缠模克隆成两对纠缠模。