南昌大学信息工程学院电子信息工程系，江西 南昌 330031
机械振子的冷却是腔光力学研究的重要方向之一。计算光力噪声谱和稳态的最终声子数，对基于耦合光学参量放大器（OPA）的双拉盖尔-高斯腔光力系统中的腔内压缩冷却问题进行研究。在弱耦合条件下，利用微扰近似理论方法得出系统的光力噪声谱，基于费米黄金法则的理论计算出稳态下的最终声子数的解析表达式。利用入射泵浦光驱动腔场内耦合的OPA，使腔场内形成强烈的非线性压缩效应，量子反作用加热过程得到有效抑制，系统净冷却率得到显著提高。此外，讨论了其他系统参数对机械振子冷却的影响。最后研究了系统的稳态声子数，声子数可以在较大参数范围内小于1。该方案能有效地降低机械振子的冷却极限。
量子光学 双拉盖尔-高斯腔 基态冷却 腔内压缩 光力噪声谱
1 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室 上海 200062
2 中国科学院超强激光科学卓越创新中心 上海 201800
3 山西大学 极端光学协同创新中心 山西 太原 030006
由于原子相干性可以增强光学非线性效应,基于原子系综的四波混频过程是产生压缩态和纠缠态的一项有前景的技术。光参量放大器中的相敏放大器的增益随输入信号相位的变化而变化,且相敏放大过程具有低噪声特性。因此,基于原子系综的相敏四波混频过程在实际应用中有着潜在的应用价值。本文介绍了基于原子系综的相敏四波混频过程的理论方案,概述了该系统输出光场的量子特性,综述了基于原子系综的相敏四波混频过程在实验上的应用,包括在双模相敏放大器中利用干涉诱导增强了量子压缩,对双模相敏放大器的相位进行操纵以实现两种类型的纠缠,以及用直接强度探测法测量明亮注入SU(1,1)干涉仪的相位灵敏度。
四波混频 相敏放大器 量子压缩 量子纠缠 four-wave mixing phase-sensitive amplifier quantum squeezing quantum entanglement 量子光学学报
2023, 29(2): 020001
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Mathematical Sciences, College of Science, Princess Nourah bint Abdulrahman University, P.O. Box 84428, Riyadh 11671, Saudi Arabia
2 Department of Physics, College of Science, Imam Mohammad Ibn Saud Islamic University (IMSIU), P.O. Box 5701, Riyadh 11432, Saudi Arabia
3 Department of Mathematics and Statistics, College of Science, Taif University, P.O. Box 11099, Taif 21944, Saudi Arabia
Recently, Kumar Gerry et al. [Phys. Rev. A 90, 033427 (2014) https://doi.org/10.1103/PhysRevA.90.033427] studied the coherence control in a six-level atom through solving the Schrödinger equation in the field-interaction representation. In this manuscript, we investigate the interaction between a six-level atomic system (SLAS) and a single-mode field initially prepared in a squeezed coherent state. We extend the Jeans–Cummings model to describe the interaction between the atom and the squeezed field (SF) and the system dynamics. We examine the time evolution of the atomic coherence, non-local correlation, statistical properties within the bipartite system in the presence and absence intensity-dependent coupling (I-DC) for different squeezing regimes of the field.
Atom-field interaction Squeezing effect Intensity-dependent coupling Coherence Nonlocal correlation Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2023, 19(2): 2023039
1 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200062
2 山西大学 极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
通过使用光学分束器模型来模拟光学传输和探测所导致的损耗,本文在理论上研究了损耗对相敏四波混频过程产生孪生光束量子压缩的影响。我们分别研究了系统中不同强度增益、注入功率比和相位条件下损耗对量子压缩的影响。结果表明,该系统的量子压缩随着强度增益的增加而增大;随着注入功率比的增加呈先增大后减小的趋势,且均在注入功率比β=1时达到最大;在相位θ=0处压缩最大,在θ=π处反压缩达到最大,且损耗对压缩更敏感。此外,我们发现,在不同的参数情况下,随着损耗的增大,系统的量子压缩都在减小。我们的理论结果为实验上研究损耗对量子压缩的影响提供了理论依据。
四波混频过程 光学分束器 量子压缩 four-wave mixing process optical beam splitter quantum squeezing
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100193
微纳机械振子在精密测量领域有着广泛的应用,其中调幅或者调频技术是机械振子力 学探测中常用的两种方法。一般情况下机械振子测量灵敏度主要受到热噪声的限制。因此,采用压缩的方法来降低特定相应 测量分量上的热噪声可以有效提高微纳机械振子的力学测量灵敏度。在腔光力系统中通过锁相环路锁定机械振子的振动频率, 并利用光学囚禁对机械振子的振动频率进行调制,在调制频率为机械振子共振频率的两倍时成功对机械振子的特定振动分量进 行了压缩。并且通过反馈增强系统稳定的方法,成功地超越了参量压缩的3 dB极限,达到了4.4 dB的最大压缩率。
量子光学 参量压缩 腔光力系统 微纳机械振子 反馈控制 quantum optics parametric squeezing cavity opto-mechanical system micro-nano mechanical resonator feedback control
1 山西大学 光电研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室,太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心,太原 030006
本文利用基于Ⅰ类周期极化磷酸氧钛钾的光学参量振荡器(Optical Parametric Oscillator, OPO)产生了795 nm的真空压缩态,研究了不同透过率的OPO输出镜对压缩度和压缩纯度的影响。理论上,模拟了压缩态减光子制备猫态的Wigner 函数,发现在已产生的压缩态下,猫态的Wigner 函数原点呈现明显负性。
真空压缩态 压缩纯度 “薛定谔”猫态 量子中继 squeezed vacuum state squeezing purity Schrdinger cat state quantum repeater
利用热纠缠态表象求解密度算符主方程方法,考虑双模压缩真空态中的一模经过激光过程衰减的情况,给出了双模压缩真空态在该过程中密度算符的演化规律。采用数值计算方法,讨论了一模的衰减和压缩参数变化对态的压缩效应、反聚束效应、Cauchy-Schwartze不等式违背和两模间纠缠等量子特性的影响。研究结果表明:随耗散时间增大,光场的压缩效应、反聚束效应、Cauchy-Schwartze不等式违背和两模间纠缠等特性都逐渐减弱,直至消失。另一方面,随双模压缩参数增大,压缩效应、反聚束效应、Cauchy-Schwartze不等式违背和两模间纠缠等量子特性均增强。
量子光学 双模压缩真空态 激光过程 退相干 Quantum optics two modes squeezing vacuum state a laser process decoherence
1 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 中国计量科学研究院, 北京 100029
4 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏苏州 215123
激光干涉仪在引力波发现中起着关键作用, 标准量子极限是干涉仪灵敏度进一步提高的主要障碍, 压缩态光场注入是超越标准量子极限的重要手段。分析了压缩态光场的主要特点, 讨论了压缩态光场的产生机制, 介绍了压缩态光场技术在超越标准量子极限中的应用。
引力波 激光干涉仪 标准量子极限 压缩态光场技术 gravitational wave laser interferometer standard quantum limit squeezing light techniques
池州学院机电工程学院量子信息与光电信息交叉研究中心, 安徽 池州 247000
研究了压缩真空态和数态输入下腔光力系统的动力学演化特性, 分析了系统参数对系统线性熵和Wigner函数的调控作用。数值计算表明:调节压缩因子r可以改变机械 模Wigner函数分布特性,当r取较大值时,可使腔模与机械模间的纠缠显著增强;增大机械模参数k的取值, 将减小腔模Wigner函数负值深度和范围。
量子光学 腔光力系统 线性熵 Wigner函数 压缩效应 quantum optics cavity optomechanical system linear entropy Wigner function squeezing effect
