基于量子系统控制理论的单光子输运问题研究

VIP免费
3.0 牛悦 2024-11-11 4 4 2.56MB 114 页 15积分
侵权投诉
学校代码：10252
学 号：101190003
上海理工大学硕士学位论文
基于量子系统控制理论的
单光子输运问题研究
姓 名 田伟
系 别 管理学院
专 业 系统分析与集成
研究方向 量子系统控制
指导教师 陈斌 教授
学位论文完成日期 2013 年1月
University of Shanghai for Science and Technology
Master Dissertation
Studies of single-photon transport problems
Based on Quantum System Control Theory
Name Wei Tian
Department Business School
Specialty System Analysis and Integration
Research Direction Control of Quantum Systems
Supervisor Professor Bin Chen
Complete Date January 2013
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学位
论文保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。允许论文被查
阅和借阅。本人授权上海理工大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编
入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本
学位论文。
本学位论文属于
学位论文作者签名： 指导教师签名：
年 月 日 年 月 日
保 密 年
□
不保密
声 明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下,独
立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本论文
不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的作品成果。对本
文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律责任由本人承担。
学位论文作者签名：
年 月 日
I
摘 要
建立系统的量子控制理论体系，对于诸多学科领域的研究和发展都具有十分
重要的意义。由于量子系统具有特殊性与复杂性，所以量子控制的研究就成为了
一个重要的系统工程，这就需要跨学科的协同工作，不断地完善量子控制理论体
系。针对这一背景，此文对近二十年来蓬勃发展的量子系统控制问题进行了必要
的研究，旨在将宏观领域中的经典控制方法应用到微观领域中的量子系统中，并
在量子控制理论应用于单光子输运方面进行了一定的探索，主要研究成果涉及以
下两个方面：
1）在量子控制理论应用于单光子输运问题研究方面，在一维耦合腔波导中，
单光子输运行为可以通过两个二能级原子间的偶极-偶极相互作用来调控。数值结
果显示，偶极相互作用相当于正失谐。由于这种作用，反射谱线的演化周期发生
了改变，并且其振幅随着偶极作用的增大而增大。我们也分析了高能和低能极限
条件下偶极作用的影响。另外，偶极作用还会产生另一个耗散——原子间相互作
用所导致的耗散，由于此耗散，原子的总耗散增加而入射光子被反射的幅度减小。
2）在量子控制理论应用于单光子输运问题研究方面，我们从理论上研究了在
嵌入式 V型三能级原子(VTLA)光学波导腔中，基于光子和 VTLA 之间对称和非对称
耦合相互作用下单光子的输运特性。我们的数值计算结果表明，对称和非对称原
子-光子耦合相互作用可以很好地控制入射光的透射谱。多频光子衰减器可通过控
制非对称原子-光子耦合相互作用来实现。此外，本文还分析了耗散的 VTLA 对现
实物理系统中单光子输运特性的影响。
关键词：量子系统控制 Lyapunov 函数 量子纠缠 腔量子电动力学 单
光子输运
II
ABSTRACT
The establishments of complete quantum control theory play a predominant role in
the development of the fields, including chemistry, physics, nanotechnology, quantum
information and biotechnology. Researching on quantum control takes a tremendous
endeavor of the scholars in various fields for its complexity and particularity. In these
contexts, we conducted a study especially on quantum control flourished in the recent
twenty years, aimed at applying classical control in macro field to the microscopic
quantum system, and some investigations on the controlling single-photon were also
undertaken, the main researches including the following aspects:
(1) Controlling single-photon transport in a one-dimensional resonator waveguide
can be realized by the interatomic dipole–dipole interaction (DDI). Our numerical
results show that the effects of the DDI act as that of a positive detuning. Because of the
DDI, the period of the transmission spectrum changes, and its amplitude increases for
stronger DDI intensity. We also discussed the influences of the DDI on the transport in
low-energy and high-energy regimes. Besides, a cooperation dissipation, induced by the
two atoms coupling to a common reservoir, can lead to the increase of the atomic total
decay rates and the decrease of the reflection amplitude of the incident photon.
(2) We theoretically investigate the single-photon transport properties in an
optical waveguide embedded with a V-type three-level atom (VTLA) based on
symmetric and asymmetric couplings between the photon and the VTLA. Our
numerical results show that the transmission spectrum of the incident photon can be
well controlled in virtue of both symmetric and asymmetric atom-photon couplings. A
multifrequency photon attenuator is realized by controlling the asymmetric atom-photon
couplings. Furthermore, the influences of the dissipation of the VTLA for the realistic
physical system on single-photon transport properties are also been discussed.
Key words: Control of Quantum Systems, Lyapunov Function,
Quantum Entanglement, Cavity Quantum Electro-
dynamics, Single-photon Transport
摘要：

学校代码：10252学号：101190003上海理工大学硕士学位论文基于量子系统控制理论的单光子输运问题研究姓名田伟系别管理学院专业系统分析与集成研究方向量子系统控制指导教师陈斌教授学位论文完成日期2013年1月UniversityofShanghaiforScienceandTechnologyMasterDissertationStudiesofsingle-photontransportproblemsBasedonQuantumSystemControlTheoryNameWeiTianDepartmentBusinessSchoolSpecialtySystemAnalysisand...

展开>> 收起<<
基于量子系统控制理论的单光子输运问题研究.pdf

共114页,预览10页

还剩页未读， 继续阅读

相关推荐

更多
立即下载
作者：牛悦 分类：高等教育资料 价格：15积分 属性：114 页 大小：2.56MB 格式：PDF 时间：2024-11-11

开通VIP享超值会员特权

  • 多端同步记录
  • 高速下载文档
  • 免费文档工具
  • 分享文档赚钱
  • 每日登录抽奖
  • 优质衍生服务

作者详情

相关内容

更多

推荐作者

热门标签

/ 114
评分 收藏
分享
立即下载 VIP免费下载
客服
关注