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受激拉曼绝热过程(Stimulated Raman Adiabatic Passage,简称STIRAP)是一种制备和操控原子或量子点态的技术,它在原子或量子点态布居数的转移、态的制备和确定性单光子源的产生方面都有着很重要的应用。在量子点-腔耦合系统中利用STIRAP过程来产生单光子源是最近研究的一个热点。利用腔量子点动力学理论也能够准确分析量子点-腔系统产生单光子源的过程以及产生的单光子的特性。本论文主要围绕在有失谐和腔的泄露等耗散因素存在的情况下,量子点-腔耦合系统中通过STIRAP产生单光子源的过程以及产生的单光子的特性。
1.在不考虑声子作用的情况下,利用量子轨迹法求解主方程,计算了量子点-腔系统的演化过程,计算了失谐和腔的泄露、纯消相等耗散因素对量子点-腔系统产生单光子源效率的影响,发现耗散因素的增大会导致单光子产生效率的降低。另外我们还计算了Pump脉冲对跃迁效率的影响,发现在有耗散因素存在的情况下,可以通过增加Pump脉冲的拉比频率来削弱耗散因素对系统带来的负面影响。
2.在考虑声子作用的情况下,利用量子轨迹法来求解主方程,计算了量点-腔系统的演化过程,发现在有声子作用的情况下,量子点-腔系统中STIRAP过程会以一定的概率重启,进而辐射出第二个光子。
3.求解了量子点-腔系统产生的单光子源的波形,并把它和入射Pump脉冲做对比,发现可以通过控制STIRAP中Pump脉冲的波形来有效的控制系统产生的单光子的波形,可以利用这个系统产生我们想要的特定波形的单光子源。
本论文的目的是要探索并分析一套新型的制备稳定、确定性高的单光子源的方法。我们不仅在理论上分析了在单光子源的实现过程,也讨论了量子点-腔中诸多因素对单光子源产生效率的影响;从理论上提出了控制单光子源波形的方法,为进一步通过实验制备单光子源提供了有力的理论指导。