多能级原子系统中原子相干效应导致的量子特性研究

量子信息科学是利用量子态作为信息载体，实现对量子信息的传输与调控，它在确保信息安全度和保真度等方面具有经典信息无法比拟的优越性。目前的研究表明，利用原子系统是实现对量子态操控与处理的有效方法之一，因为原子与光场相互作用产生的原子相干效应为实现量子信息在光场量子态与原子自旋量子态之间的传递提供了有效途径。该项目拟在碱金属原子气室中研究多能级原子系统在不同条件下的量子相干效应的变化，从而对不同能级结构的原子系统中原子特性变化以及光场传输过程中的特性变化进行讨论，并寻求产生不同量子效应的量子相干条件，包括光的功率，偏振以及原子密度，原子基态相干时间，外加磁场的强度、量子极化指向等。最终获得在原子系统中多通道量子纠缠特性的建立，寻求在多能级原子系统中实现多路光学开关和路由器的可能模型。

设计了一个方案并在实验上通过使用两套声光调制器，实现了不改变光信号的频率，而只改变光信号的相位，并可进行相位调制。相关成果已发表在2011年的《山西大学学报》（自然科学版）上。. 研究了多能级原子系统中，反旋波项对原子量子特性的影响。相关成果已发表在2012年的Physical Review A上（SCI收录）。. 研究了三能级及四能级原子系统中的电磁感应光栅（EIG）现象，研究表明利用电磁感应光栅效应可以实现用微弱的控制光来开关和调制信号光，并且信号光的一级衍射效率接近正弦相位光栅的理论极限。相关结论已整理成文章，投稿到Chinese Physics B上，已接收。. 根据理论研究的四能级原子系统中的电磁感应光栅（EIG）现象的相关研究成果，设计了一种全光开关方案并申请专利，目前正处于专利受理审核阶段。. 已将两台连续可调谐半导体激光器调试好，并将激光器的频率稳定到实验需要的原子能级跃迁频率上。 同时，搭建了实现量子纠缠的实验光路，取得了一些结果。还在进一步优化实验参数，准备将更好的实验数据整理成文章。. 此外，还搭建了三能级以及四能级电磁感应光栅的实验光路，观察到了原子系统中光与原子之间的量子相干效应而导致的电磁感应光栅以及全光开关现象，取得了一些结果。还在进一步优化实验参数，准备将更好的实验数据整理成文章。