依据当前的实验条件通过绝热近似理论提出了广义的Dicke模型,此模型中引进了反旋波项和旋波项之间的相对相位。数值计算和理论解析表明,该相位能实现对原子自旋压缩的调控,并预期通过增加原子数来产生更大的自旋压缩。论文结果为实验提高自旋压缩因子提供了一种新途径。

研究了在非均匀磁场作用下的海森堡XXZ自旋模型的时间演化情况。首先对纠缠度的定义进行了合理推广并证明,将其应用于混合自旋模型中。然后通过对哈密顿量的求解,找到了不同初态下系统随时间演化的密度矩阵。再进行数值计算,从而得到系统的纠缠度,分析了纠缠度随时间的变化情况,讨论了各个参数以及系统初始状态对纠缠度的影响。

基于光纤中自发四波混频过程的量子关联(光子源)对近年来得到了广泛的关注和深入的研究,展现了其在量子信息处理中的应用潜力。由于不同的信息处理任务对关联光子对的特性具有不同的要求,本文对基于色散位移光纤、标准单模光纤、光子晶体光纤以及微纳光纤产生的关联光子对的特性进行了比较。文中通过分析各类光纤介质所产生的关联光子对的纯度、波段和频谱关联性等,指出了采用不同光纤为非线性介质时具有的优势和局限性,从而为探索基于光纤的量子关联光子对源在量子信息处理中的应用提供了参考和依据。

研究了弱测量和量子测量反转操作对一维XX自旋链中输入态12(|01〉+|10〉)传递的影响。研究表明,通过合理地控制两种操作强度,弱测量操作与量子测量反转操作结合方案可以概率性地抑制自旋链的退相干作用,从而提高纠缠转移量及保真度。进一步的研究表明,量子测量反转操作促进输入态的传递,而弱测量操作阻碍输入态的传递并且操作强度越大阻碍作用越明显,这一点与前人研究中弱测量操作表现出来的积极作用截然相反。另外,在热力学极限下,量子测量反转操作仍然可以促进量子态的传递,并且对不同的操作强度相应的纠缠转移量及保真度最大值随格点m的分布曲线相互独立。

为了提高图像增强的质量,采用量子算法。首先基于高斯核密度函数对量子点采集,获得最佳核宽;然后在最佳核宽范围内,通过量子比特对图像像素描述,找到像素之间比特位的不同,完成像素之间的对比;接着转换矩阵对量子态输出和输入描述,确定双量子比特态最佳概率;最后给出实现增强图像算法过程。实验仿真显示本文算法增强图像清晰,评价质量函数QMF较好,消耗时间少。

在循环三腔-原子系统中,采用旋波近似,得到有效哈密顿量,进而实现了三比特量子相位门。在操作过程中,原子和腔模分别处于基态和真空态,相位门不受退相干效应的影响。为相位门的实现、网络量子信息处理和集成量子计算提供了可行的方案。

利用交叉克尔非线性可实现量子隐形传态过程中的Bell态非破坏性测量,提出了一个基于量子对称密码框架下弱非线性量子信道认证方案。通信双方以传输介质中交叉克尔非线性构造出两光子量子控制门,将其作为描述量子信道的共享贝尔态,非破坏性测量贝尔态完成对量子信道的认证,并对该方案安全性进行了理论分析。结果表明,此方案可以利用信道传输性能简单有效地实现量子信道的完善性认证。

利用单J-C二能级原子和孤立原子构成的模型,研究了该模型中量子稠密编码的实现。详细讨论了两原子处于W态时的纯度,两原子间初始纠缠度及光子数等系统参量对稠密编码信道容量的影响。计算结果表明,通过提高初始态的纯度及纠缠度可以提高稠密编码信道容量。尤其是在腔中光子数为零时,还可以实现最优稠密编码,而光子数为非零时,信道容量随时间振荡衰减。

本文在87Rb热原子系综中基于电磁感应透明进行了光存储的实验研究。在原子气室温度65 ℃,单光子失谐650 MHz时,测量了双光子共振和失谐0.48 MHz两种情况下,恢复信号随存储时间的变化。结果表明:在双光子共振的情况下,随着存储时间的增加,恢复信号的幅度降低,其形状基本保持不变。而在双光子失谐0.48 MHz时,存储信号随存储时间的增加出现周期性形变,周期为2 μs。该实验为连续变量在热原子系综中的存储提供了实验基础。

采用中空的矩形截面的方铜线设计并制作了一对线圈,用于超冷原子的磁阱俘获和原子Feshbach共振偏置磁场。实验上测量了线圈在霍姆赫兹和反霍姆赫兹组态下产生的磁场,给出了线圈之间距离等因素对磁场空间分布的影响。数值模拟了线圈在反霍姆赫兹组态下所产生磁场的空间均匀度,确定了均匀度最佳时线圈间距等因素的优化值。同时计算了线圈的工作功率和水冷所需的流速和压强。

基于Akhmediev呼吸子解,讨论周期调制波场在非线性介质和线性介质中传输时所出现的塔尔博特现象。结果表明,通过适当地调节频率因子F,可以展示出塔尔博特自成像现象。这种特殊的光学现象是由衍射光束的相干性引起的,它们在光通信领域有着潜在的应用。

基于渐变包络近似(SVEA)研究了非线性薄膜波导的TE模传输特性,得到了较为简洁的模式本征方程和导波的电磁场分布规律。对于芯区为自聚焦Kerr型介质,随着光功率强度的增大,导波的有效折射率增大,芯区中的传输功率比也增大,非线性介质的自聚焦效应就愈加明显。研究还表明,利用渐变包络近似得到的相关规律不仅简单清晰,而且十分有效,在光功率强度不太大时有很高的精确度。

本文设计了一种基于空气圆盘串的二维表面等离子体光栅光吸收器,采用二维时域有限差分法(2D-FDTD)对该吸收器的平均吸收率随其几何结构参数的依赖关系进行了分析。结果表明:在可见光波段,空气圆盘串上圆盘的层数对该吸收器的吸收效果有较大的影响,层数越多,吸收效果越好。在层数一定的情况下,圆盘的半径、相邻圆盘串之间的中心距离、同一圆盘串上相邻圆盘的圆心之间的距离,相互影响,相互牵连。通过对吸收特性的优化,给出了优化结构参数。这种表面等离子体光栅光吸收器可应用于薄膜太阳能电池、传感器、滤波器、成像、热辐射和探测等多个领域。

针对目前广泛使用的G.652光纤中存在的色散问题,设计了一种圆形结构的双芯色散补偿型光子晶体光纤,并运用COMSOL Multiphysics 4.4对其进行仿真模拟。研究表明,当空气孔孔径d增大时,色散的最小值会向长波长区移动,同时最小色散值的绝对值会逐渐增大;当层与层间距Λ增大时,色散的最小值会向长波长区移动,但是最小色散值的绝对值会逐渐减小;当填充液体折射率nL增大时,色散的最小值会向短波长区移动,同时最小色散值的绝对值会逐渐增大。当d=1.140 μm,Λ=1.500 μm,nL=1.350时,在传输波长1 550 nm处可以得到大约-17 000 ps／(nm·km)的大负色散值,可以对相当于自身长度850倍的G.652单模光纤进行色散补偿。