光信息的可逆存储及其在量子信息中的应用

第1章 绪论 1

1.1　研究背景与意义　1

1.2　研究现状与分析　2

参考文献　3

第2章　光信息可逆存储的相关物理概念及理论工具　7

2.1　描述量子系统的3种绘景　7

2.1.1　薛定谔绘景　7

2.1.2　海森伯绘景　8

2.1.3　相互作用绘景　9

2.2　光场与物质相互作用　9

2.2.1　光场与物质相互作用的半经典理论　10

2.2.2　光场与物质相互作用的全量子理论　14

2.3　电磁感应透明　18

2.4　光的群速度减慢　21

2.5　量子纠缠　23

2.5.1　纠缠光子对的制备　23

2.5.2　纠缠态及其量度　24

2.5.3　纠缠光源的横向关联性质　25

2.6　光信息存储　27

2.6.1　光信息存储的性能指标　27

2.6.2　环形光路形式的光信息存储简介　28

2.6.3　自旋激发态形式的光信息存储简介　28

2.6.4　静态光脉冲形式的光信息存储简介　33

参考文献　33

第3章　基于EIT效应的光信息存储　41

3.1　热原子介质中的光信息存储　42

3.1.1　热原子介质中单模弱信号光场的存储　42

3.1.2　热原子介质中多模弱信号光场的存储　56

3.2　二维图像的存储　64

3.2.1　两幅二维图像的同时存储　64

3.2.2　二维图像的优化存储　71

3.3　纠缠光的存储　79

3.3.1　热原子介质中纠缠光的存储与提取　80

3.3.2　双模纠缠波包的存储　87

3.4　本章小结　94

参考文献　95

第4章　基于拉曼过程的频率纠缠和极化 频率纠缠的高效制备　99

4.1　纠缠光子对与原子相互作用模型　100

4.2　系统哈密顿量　101

4.3　理想情况下的频率纠缠制备　102

4.4　高效制备频率纠缠的条件　103

4.5　极化 频率纠缠的制备　106

4.6　多普勒展宽的影响　106

4.7　本章小结　108

参考文献　108

第5章　静态光脉冲形式的光信息存储　110

5.1　静态光脉冲的优化产生　110

5.1.1　静态光脉冲的优化制备　113

5.1.2　高维静态光脉冲的产生和操控　116

5.2　静态纠缠光子对的相干产生和操控　120

5.2.1　理论模型和运动学方程　120

5.2.2　静态光子对的相干产生和操控　123

5.2.3　静态纠缠光子对的相干产生和操控　125

5.2.4　多自由度静态纠缠光子对的相干产生和操控　126

5.3　本章小结　128

参考文献　128

第6章　光信息存储与提取的应用　130

6.1　基于光信息存储的全光分束器　130

6.1.1　全光强度分束器　131

6.1.2　全光偏振分束器　138

6.2　基于光信息存储的图像加法器和减法器　146

6.2.1　模型简介　147

6.2.2　图像加法器　148

6.2.3　图像减法器　148

6.2.4　原子扩散效应　151

6.3　本章小结　153

参考文献　154