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开放量子腔光力系统中声子输运特性及其相干操控研究

批准号:
12065008
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
38.0 万元
负责人:
聂文杰
依托单位:
学科分类:
量子物理与量子信息
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
聂文杰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
通常物理系统中热噪声流和声子输运操纵在控制能量和热转移方面扮演了重要角色。尤其是开放量子腔光力系统与外部耗散源能量转移的相干控制有待仔细研究。为了探讨这类量子系统能量转移特性,本项目拟从理论上研究与外部噪声源耗散耦合的腔光力系统中从机械振子热场到系统或机械振子耗散源之间声子输运性质及其相干操控。主要讨论在外场驱动作用下,系统光力相干耦合、腔场失谐以及量子特征等对声子输运及相关热力学行为的影响和控制。进一步重点分析腔光力系统中多个控制参数做绝热调控时参数相空间非平凡曲率诱导的声子输运几何相位贡献,并探讨系统几何声子流的产生和光学操控。同时探索研究其它相干作用如原子与光场耦合、量子真空力及量子噪声等对声子输运和几何相位效应的影响和提升,并给出系统各声子输运性质优化参数。本项目研究对实现微腔光力系统声子转移和调控、光力学几何声子流利用和探测以及调控腔光力系统在量子信息处理中应用具有重要研究价值。
英文摘要
In general, the manipulation of thermal noise flow and phonon transport plays an important role in controlling energy and heat transfer in physical systems. In particular, the coherent control of the energy transfer between an open quantum cavity optomechanical system and its external dissipative sources needs to be carefully studied. In order to investigate the characteristics of the energy transfer in this kind of quantum systems, this project intends to study theoretically the phonon transport properties and its coherent manipulation between the thermal bath of mechanical oscillator and the system or between the thermal baths of mechanical oscillators in an open cavity optomechanical system with external dissipative couplings. The main aim of the project is to study the influence and control of the optomechanical coherent coupling, the detuning of the cavity field and the quantum characteristics of the system on the photon transport and the relevant thermodynamic behavior of the optomechanical system driven by an external intense laser. Further, we focus on the geometric phase contribution of the phonon transport induced by the nontrivial curvature in parametric phase space in cavity optomechanical systems with multiple control parameters being adiabatic controlled, and discuss the generation and optical manipulation of the geometric phonon flux of the system. The influence and promotion effects of other coherent interactions, such as atom-field coupling, quantum vacuum force and the quantum noise characteristics on the phonon transport and the geometric phase effect are carefully investigated. Finally, the optimal parameters of various phonon transport properties in the system will be provided. The project has an important research value for the realization of phonon transfer and regulation of micro-cavity optomechanical system, the utilization and detection of optomechanical geometric phonon flux as well as the application of the modulated optomechanical system in the quantum information process.
本项目拟从理论上研究与外部噪声源耗散耦合的腔光力系统中从机械振子热场到系统或机械振子耗散源之间声子输运性质及其相干操控。主要讨论在外场驱动作用下,系统光力相干耦合、腔场失谐以及量子特征等对声子输运及相关热力学行为的影响和控制。进一步重点分析腔光力系统中多个控制参数做绝热调控时参数相空间非平凡曲率诱导的声子输运几何相位贡献,并探讨系统几何声子流的产生和光学操控。同时探索研究其它相干作用如原子与光场耦合、量子真空力及量子噪声等对声子输运和几何相位效应的影响和提升,并给出系统各声子输运性质优化参数。本项目研究对实现微腔光力系统声子转移和调控、光力学几何声子流利用和探测以及调控腔光力系统在量子信息处理中应用具有重要研究价值。项目具体研究发现了(1)压缩参数的绝热调制引起光力学贝里相效应,从而在宏观机械运动中提供额外的几何声子响应;(2)通过将具有增益的有源腔与驱动腔耦合,可以灵活地控制系统中热子通量的方向和大小;(3)在多模磁力系统中,量子跃迁的干涉效应导致热流模式中出现多重峰值结构;(4)最大热声子通量总是对应于石墨烯片的最小有效声子数,这归因于最佳腔场失谐时热噪声能量的最佳传递;(5)适当选择低原子能级的初始居族可以增强纳米球与腔模式之间的纠缠态;(6)三模磁力学系统中的光子-磁子-声子三态纠缠比产生全量子相干需要更严格的参数条件;(7)基于机械棘轮相互作用引起的光腔频谱偏置的光机械棘轮方案来实现光场的非互反传输;(8)与微波腔驱动方向相关的光学菲索位移是系统稳定性中非互易的重要来源,它导致了非互易的量子相干性;(9) 通过适当选择与外部偏置力相关的悬浮球的悬浮位置来实现具有极高隔离比和灵活可控性的系统非互易性;(10)两个微波模式之间的间接能量传递可以通过作为基极的机械振荡器的小能量变化而显着放大。
单原子量子真空作用操控的近场光力学理论研究
  • 批准号:
    11565014
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    45.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    聂文杰
  • 依托单位:
腔光机械系统中的 Casimir 效应及其若干量子特性研究
  • 批准号:
    11304010
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    聂文杰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金