利用光学机械振子制备EPR纠缠光


最近我与人合作写的论文”Generating EPR beams in a cavity optomechanical system“发表了。在这里我简要介绍一下这个工作的动机和主要结果。

最开始我们希望做做光机械振子系统中的一些问题,比如冷却振子到量子区域,制备振子的一些非经典态等等。这也是目前实验最关注的问题。做过一些初步的理论计算后,发现能够做的理论工作不多。目前的困难主要还是实验上的。另外一个想法就是用振子作为一个有效的Kerr介质,制备压缩光。初步计算结果很不错。压缩基本不受热噪声的影响。可是进一步调研文献后,我们发现早在十几年前,就有人做过这个工作,得出了一样的结论。这个工作基本做不下去了。

后来,我们发现在回音壁(WGM)腔中存在动量相反能量兼并的一对光模,且这两个光模之间有很强的耦合。由此我们可以定义相互间不耦合的驻波模。我们可以在Stokes和反Stokes两个模附近上对光学腔进行驱动,正好驱动这两个驻波模。在合适的失谐与驱动功率下,与单模的情况类似,可以发现振子等价于一个交叉Kerr(cross-Kerr)介质,其非线性系数比一般玻璃中的非线性系数要高很多。利用非线性效应,我们可以把这两个驻波模纠缠起来,得到一个双模压缩态,也就是EPR态。然后,想办法把纠缠光导出腔外,即可。

这个工作并没有特别多的物理,大部分都是标准的量子光学计算。但是计算表明,我们的方案可以把热噪声的影响基本屏蔽掉,得到不受温度影响的纠缠光源。对实验而言,这应该是一个非常好的消息。基本的想法就是,我们通过绝热消去的办法把机械振子的自由度去掉,于是得到一个有效的Kerr效应,同时也把热噪声的影响屏蔽了。我们用实验上实现了的参数进行估计,发现在室温300K下,仍旧能够输出非常强的纠缠光。实际上合适的驱动和失谐量下,温度的变化基本不影响输出光的纠缠大小。另外我们也发现机械振子的质量因子Q也只需要超过一个适中的值即可,再继续增加Q因子,基本不会增大输出光的纠缠度。由于光机械振子实验发展非常迅速,我希望我们的这个方案未来能够为实验所验证,也许能够用作一种新的纠缠光源。

下一步在这个方向上做什么,我并没有清晰的目标。我现在已经把注意力转到量子点系统中了。希望能够与系里的实验组合作,提出一些能够减小量子点退相干的新方案。或者探讨一下如何利用量子点周围的核自旋实现一些量子信息处理过程。已经有一些初步的结果,正在与实验组合作交流中。

Advertisements

发表评论

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / 更改 )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / 更改 )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / 更改 )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / 更改 )

Connecting to %s