光力系统中的单光子自发辐射

量子电子学报 ›› 2019, Vol. 36 ›› Issue (4): 440-443.

光力系统中的单光子自发辐射

李罗娜,高一波

北京工业大学应用数理学院，北京 100124

收稿日期:2018-12-07 修回日期:2019-01-07 出版日期:2019-07-28 发布日期:2019-07-11
通讯作者: 高一波（1972- ），北京人，博士，副教授，研究生导师，主要从事量子光学中量子耗散系统方面的研究。 E-mail:ybgao@bjut.edu.cn
作者简介:李罗娜（1992- ），女，山西吕梁人，研究生，主要从事量子光学中量子耗散系统方面的研究。
基金资助:
Supported by National Natural Science Foundation of China（国家自然科学基金,11674017）

Spontaneous radiation of single photon in optomechanical system

LI Luona, GAO Yibo

College of Applied Sciences, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China

Received:2018-12-07 Revised:2019-01-07 Published:2019-07-28 Online:2019-07-11

摘要/Abstract

摘要： 我们应用微观主方程和衰减基方法研究了光力系统中的单光子自发辐射。简单的光力系统是通过辐射压力将机械振动模与光学腔模耦合起来。与量子光学中常用的主方程相比，微观主方程能够描述能量本征态的衰减，从而更准确地处理与衰减过程相关的问题。在研究单光子自发辐射过程的时间演化时，应用衰减基方法求解微观主方程。腔模平均光子数的计算结果表明，光力系统的能量激发态的衰减过程按照一定的权重叠加共同影响了单光子的自发辐射过程。另外，微观主方程也适用于超强耦合光力系统中相关问题的讨论。

关键词: 量子光学, 单光子自发辐射, 主方程, 光力系统

Abstract: Applying microscopic master equation and damping basis method, we study spontaneous radiation of single photon. Typical optomechanical system consists of an mechanical mode and a cavity mode. Comparing the quantum optical master equation, microscopic master equation describes the decay process of energy eigen-state in an optomechanical system. The calculation of mean photon number shows that the probability-superposition of decay processes of excited states determine the spontaneous radiation of single photon. Also, these methods can be used to deal with some related problems in ultrastrong coupling optomechanics.

Key words: quantum optics, single photon spontaneous radiation, master equation, optomechanical system

中图分类号:

O431.2

李罗娜高一波. 光力系统中的单光子自发辐射[J]. 量子电子学报, 2019, 36(4): 440-443.

LI Luona, GAO Yibo. Spontaneous radiation of single photon in optomechanical system[J]. Chinese Journal of Quantum Electronics, 2019, 36(4): 440-443.

参考文献

[1] Kippenberg T J, Vahala K J. Cavity optomechanics: Back-action at the mesoscale[J]. Science, 2008, 321(5893): 1172-1176. [2] Groeblacher S, Hammerer K, Vanner MR, et al. Observation of strong coupling between a micromechanical resonator and an optical cavity field[J]. Nature, 2009, 460(7256): 724-727. [3] Teufel J D, Li D, Allman MS, et al. Circuit cavity electromechanics in the strong-coupling regime[J]. Nature, 2011, 471(7337): 204-208. [4] Li Q, Zhang Z M. Steady-state squeezing of mechanical modes in a ring-cavity optomechanical system via cubic nonlinearity [J]. Chinese Journal of Quantum Electronics(量子电子学报), 2017, 34(6): 705-712(in Chinese). [5] Xiao Y, Yu Y F, Zhang Z M. Controllable optomechanically induced transparency and ponderomotive squeezing in an optomechanical system assisted by an atomic ensemble[J]. Optics Express, 2014, 22(15): 17979-17989. [6] Aspelmeyer M, Kippenberg T J, Marquardt F. Cavity optomechanics[J]. Reviews of Modern Physics, 2014, 86(4): 1391-1452. [7] Breuer H P, Petruccione F. The Theory of Open Quantum Systems[M]. Oxford: Oxford University Press, 2002. [8] Nunnenkamp A, Borkje K, Girvin S M. Single-photon optomechanics[J]. Physical Review Letters, 2011, 107(6): 063602. [9] Hu D, Huang S Y, Liao J Q, et al. Quantum coherence in ultrastrong optomechanics[J]. Physical Review A, 2015, 91(1): 013812. [10] Scala M, Militello B, Messina A. et al. Microscopic derivation of the Jaynes-Cummings model with cavity losses[J]. Physical Review A, 2007, 75(1): 013811. [11] Yu S M, Gao Y B, Ian H. Perturbative dissipation dynamics of a weakly driven cavity QED system: Generalized microscopic master equation[J]. Quantum Information Processing, 2017, 16(11): 283. [12] Briegel H, Englert B. Quantum optical master equations: The use of damping bases[J]. Physical Review A, 1993, 47(4): 3311-3329. [13] Johansson J R, Nation P D, Nori F. QuTiP: An open-source Python framework for the dynamics of open quantum systems[J], Computer Physics Communications, 2012, 183(8): 1760–1772.

[1]	陈骊颖, 黄堃, 王琪, 闫仕农 . 基于金刚石NV色心集成振动检测模块的设计[J]. 量子电子学报, 2023, 40(4): 500-509.
[2]	摆海龙, 白金海, 胡栋, 王宇. 用于原子干涉重力仪的小型频率合成器设计与实现[J]. 量子电子学报, 2023, 40(4): 510-518.
[3]	李嵩松. 玻色-爱因斯坦凝聚体中三体和四体相互作用对自旋压缩和量子纠缠的影响研究[J]. 量子电子学报, 2023, 40(4): 519-527.
[4]	李艳, . 一维强相互作用的玻色-费米混合气体关联特性研究[J]. 量子电子学报, 2023, 40(4): 528-540.
[5]	王晟, 方晓明, 林昱, 张天兵, 冯宝, 余杨, 王乐 . 四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议[J]. 量子电子学报, 2023, 40(4): 541-545.
[6]	孙一石, 孙弋 . 基于BP 神经网络的经典-量子信号共纤同传系统参数预测[J]. 量子电子学报, 2023, 40(4): 546-559.
[7]	戚志明, 梁文耀 . 光束偏振对全息干涉制作复式光子晶体的影响研究[J]. 量子电子学报, 2023, 40(4): 447-457.
[8]	何业锋, 李丽娜∗, 白倩, 陈思昊, 强雨薇 . 标记单光子源下探测器死时间的量子密钥分配[J]. 量子电子学报, 2023, 40(1): 112-119.
[9]	谈志杰杨海瑞喻虹韩申生. X光强度关联衍射成像技术研究进展[J]. 量子电子学报, 2022, 39(6): 851-862.
[10]	林惠祖刘伟涛孙帅杜隆坤常宸李月刚. 关联成像算法研究进展[J]. 量子电子学报, 2022, 39(6): 863-879.
[11]	王孝艳, 王志远, 陈子阳, 蒲继雄∗. 基于深度学习技术从散斑场中识别多涡旋结构的轨道角动量[J]. 量子电子学报, 2022, 39(6): 955-961.
[12]	李能菲孙宇松黄见. 余弦编码复用高空间分辨率关联成像研究[J]. 量子电子学报, 2022, 39(6): 973-982.
[13]	戴攀, 庞志广, 李剑, 王琴∗. 基于纠缠源的非线性贝尔不等式研究[J]. 量子电子学报, 2022, 39(5): 761-767.
[14]	周贤韬, 江英华∗, 郭晨飞, 赵宁, 刘彪. 基于 GHZ 态粒子和单光子混合的量子安全直接通信协议[J]. 量子电子学报, 2022, 39(5): 768-775.
[15]	李天秀, 石磊∗, 王俊辉, 李佳豪. 基于深度学习的量子信号大气衰减系数预测[J]. 量子电子学报, 2022, 39(5): 786-794.