周期性调制混合量子系统中光的非线性传播特性及其应用的研究

基本信息
批准号:11565013
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:38.00
负责人:程广玲
学科分类:
依托单位:华东交通大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张建松,钟文学,陈渊,刘芬,从璐
关键词:
光传播混合量子系统周期性调制量子非线性
结项摘要

In this project, we will research the nonlinear propagation properties of light pulses and their control on the high-dimension quantum information processing in the hybrid quantum solid-state system, which is driven by the spatial periodic-modulation fields. As is well known, the driven solid-state quantum system (superconducting quantum circuits and semiconducting quantum dots), which is named as the artificial atom, is the prior carrier for implementing many quantum effects. This topic is based on the character of such a system easily coupling with the other quantum system and will focus on the nonlinear propagations of light field and their applications in the quantum information processing. The main contents are as follows: 1. In the system of the superconducting circuits chain, which consists of many superconducting circuit qubits connected by the superconducting transmission lines, the light propagation properties induced by the spatial periodic-modulations will be studied. And the application of propagation is also discussed in light storage, light routing, and so on. 2. In the semiconducting quantum dots and their hybrid quantum system, the nonlinear transmission of electromagnetic field, and the optical information effects containing the electromagnetically induced Talbot effect, optical bistability, spatial optical solitons will be discussed under the condition of standing-wave driving. 3. In the two- and three-dimension space, the light propagation and its application will be discussed in the hybrid quantum system modulated by the two- and three-dimension standing-wave fields. The above research contents will not only contribute to deeply understand the quantum coherent effects in the solid-state quantum system, but also accord with the potential application demands, which have the important applications in optimizing and developing the new-type optoelectronic devices and quantum information devices.

本项目研究空间周期性调制混合固态量子系统中光的非线性传播特性及其对高维量子信息处理的调控。众所周知,被称为人工原子的固态量子系统(超导电路和半导体量子点)是目前实现许多量子效应的优先载体。本课题基于此类系统易于其他量子系统耦合的特点,研究驻波调制场作用下光脉冲的非线性传播及其在信息处理中的应用。主要内容如下:1、研究空间周期性调制超导电路链(多超导电路组合系统)系统中光的传播效应及其产生的光存储、光路由等现象;2、研究驻波场驱动半导体量子点及其混合系统中光的非线性传播,并讨论周期性调制场诱导的自成像、光学双稳、光孤子等现象;3、研究二维、三维空间周期性调制混合量子系统的光传播特性,特别是二维的光栅、光存储、光开关实现。以上内容的研究不仅有助于深入理解固态系统中的量子相干效应,而且符合潜在的应用要求,对优化和开发理想的新型光电子器件及量子信息处理器件等方面有着重要应用。

项目摘要

充分利用各个子量子系统的优势特征如人工原子(量子点和量子电路)的强耦合、可操作及可扩展性建立易于高效执行量子信息的混合物理系统,开启了量子技术的新前景。作为优秀的信息载体,这些人工原子受到研究学者的极大关注和深入研究。本项目研究周期相干调制下混合固态量子系统的量子光学效应,量子态调控及其在量子信息处理的应用。主要内容如下:一、研究了周期性相干调控下量子增益系统中探测光束的衍射特性,获得了高效率的一维、二维衍射光栅,这源于相干或非相干驱动引起的伴随着巨大色散的增益现象的出现。二、研究微波驱动下人工原子系统的量子相干效应及微波传输特性,从而出现了单光子及双光子透明、克尔效应,光开关,相位光栅等现象。三、研究超导量子电路的量子相干效应,并讨论此系统与微纳谐振器耦合系统在色散作用时建立的量子非线性及其对量子关联的调控,实现方向可调的非对称量子导引关联。四、研究了量子耗散过程导致的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森引导及其方向的有效调制,发现了耗散在量子关联方面的积极效应,且光子热噪声对量子导引方向的影响也得到了有效体现。以上内容的研究不仅有助于深入理解固态系统的量子相干效应,而且符合潜在的应用要求,对优化和开发理想的新型光电子器件及量子信息处理器件等方面有着重要应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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