1、、量子調控的途徑：外場調控（振幅、相位、囑啾及形狀等手段調控）和結構調控（利用材料的結構特征調控，比如原子、分子及半導體微結構等）；量子干涉與相干現象：激光誘導原子態相干，導致了介質不同激發通道間的量子干涉。從而可操控介質的光學特性。經典相干導致原子相干經典干涉導致量子干涉量子化的基本思想：找出描述經典場的一組完備的正則“坐標”和“動量”，然后把它們視為相應的算符，滿足正則坐標和正則動量的對易式，從而使其量子化。方io=£JO.1（/一上力川0=021最低能量人粒子數算符N?今夕的本征態就是FOCKS1n以R的本征態舊作為基矢給出的表象則稱為粒子數表象Fock表象也叫占有數表象能量表

2、象XW|=I封閉性n=0/、川用二鼠正交歸一性心=Ax|歹=»團Tjmn=0n=0|a)=expfaotq*q)0D-J=u+u.=Q+r>*.相干態的三種定義:ft|q）=a|a;-,1,湮滅算符的本征態2 .D（）0）相干態是位移算符作用在真空態上得來的，是諧振子基態的位移形式=Iil).3 .光子數態的分解:相干態的性質:1.粒子數分布是泊松分布相干態下的光子的平均數目2.相干態是最小不確定態組成一個完備集3.>4 .相干態并非正交系5 .相干態是光場正頻部分(湮滅算符)的本征態，具有和真空態一樣的最小測不準關系。6 .相干態的相干度是1.壓縮態：一,什么是壓縮態(

3、queezedstate)考慮兩個厄米算符A,B,如果如果滿足AA)-<|.則系統所處的態叫壓縮態U若同居還滿足AAAB=。|則系統所處的態叫理想壓縮態W引入算子:Yi=+<?)A21zd(«-a1)151.玲=，AXizXXz三.24當光場處于壓縮態時（AX）2<：（=1341-4相干態時：''''''壓縮相干態:干態I。局=5怎)。0)I。)，a=aei(3雙光子想一、實現光學壓縮態的基本條件1、有合適的機制，對光強或光場的振幅的起伏進行抑制；2、有合適的對相位靈敏的放大機制，使得被壓縮的光場分量放大，而另一個分量

4、衰減。實現光學壓縮態的實驗途徑1、四波混頻產生光學壓縮態2.用光學參量振蕩實現壓縮態的實驗三、壓縮態光的應用1) .減小光通訊中的噪聲，大大提高信噪比2) .引力波檢測3) .激光光譜(1) WohEdEuor衣復下(')=nIat>.IQ_L/犀這HrI表融下*!/"ICj/iiI1,<?甲JSi*?I.it!-5ft.|'/>=WZ/"I寸s,Schrodinger表象VNHeisenberg表象)s=U(t)I或Iw(t)s('(/)=expI海森堡繪景下的薛定謂方程:Schrodinger方程變為|山H=0.Schrodin

5、ge表象<2Z>相互作用表象H=%+40(f)SI%山(切/或矽”二雷1I矽)St'o=exp（-力如），I一不論在激光的半經典理論還是全量子理論中，經常使用二能級近似、電偶極近似，慢變振幅近似和旋轉波近似以及絕熱近似等。這里先作簡單介紹，二能級近似：如果原廣中的兩個能級與所加激光場共振或近共振，而其他能級都與場高度失諧，則可以近似地將原子看作二能級原子。電偶極近似:光與原子作用的電偶極近似，其實質是原子的大小遠小于光波的波長，在原子的范圍內，光場近似為常數（例如：黃光波長旋轉波近似:在處理光與二能級原子作用時，只考慮近共振項（sv）,而忽略掉遠離共振的項（3+V）.G）為

6、原子躍遷頻率，V表示光的頻率.數學表述為:旋轉波近似的全量子理論理解:出d4a與。-L忖上述四個過程中1和4不漏足能量守恒“旋轉波近似網忽略掉相互作用哈密頓量中不滿足能最守恒的項，近似后的哈密頓量為:慢變振幅近似:假定光場和極化強度可以分解成快變部分J慢變部分后,pE-）=6£（,"把小+ccE（t）r尸在一個光學周期內的變化可以忽略不計，這要求光場包絡慢變，數學表述為：7JT也就是說光脈沖包含很多光學周期，即3Tp1TP為脈沖寬度。絕熱近似:在求解某一耦合微分方程組時，如果某些物理量的變化與其它的相比變化非常緩慢，那么在其求解過程中，第一步可以把變化緩慢的物理量看作常數，

7、求其穩態解，然后將其代入慢變的物理量方程中。此過程稱為絕熱消除或絕熱近似。用半經典理論處理光與原子相互作用時，兩種方法是：幾率幅方法與密度矩陣方法對比：幾率幅方法密度矩陣方法精確度一般，能描述系統的演化馳豫唯象處理，馳豫過程不太直觀結果分析結果簡單，便于物理分析高，能很好描述系統的演化馳豫過程非常清楚結果及其復雜，不便于物理分析幾率幅方法:，=冷他），相應的薛定川方程建仁=匚必a£。/口陽（切。,二幾率幅方程：=一訕hCb,）+7：。%，（，。”）以（于）.三種理論：量子理論，自發輻射理論，密度矩陣理論密度矩陣理論:*P=.f)=HppHPij五JfiikPkjQ/kH卜*),暗態：

8、在一定條件下，所有的粒子都布居在基態|1和|2的疊加態上；原子不再吸收光子，激發態上沒有布居出現。因此激發態就沒有熒光可被探測，這就是為什么定義暗態或者暗共振的原因。雙暗態：系統在一定條件下同時存在兩個暗態或者在不同條件下有兩個不同的暗態。與單個暗態相比較，系統的雙暗態特性引起了不同的物理現象，拓展了基于暗態的物理研究領域，也賦予了量子調控更高的可控度。暗態的相關應用：電磁感應透明/相干布居捕獲；原子頻標；群速度減慢；光學延遲器；絕熱布居轉移/疊加態的制備；量子存儲與釋放、量子信息；原子局域化、電磁誘導光柵；原子冷卻；電磁誘導負折射率材料的產生；想干粒子數捕獲：所有粒子全部被捕獲在兩個低能級上

9、，由于激發態上沒有粒子，介質對光場沒有吸收。相干布居捕獲（CPT-重要的應用一一實現絕熱布居遷移絕熱條件：如果系統哈密頓量隨時間變化非常緩慢，則仍可近似將L"仕）視為系統定態波函數，這要求非對角元很小，并且其他態上的粒子可以忽略（"1）,即絕熱極限。為定態則需要求（絕熱條件）方，司I1.普一需要注意的是這里得出的絕熱條件是對系統相干哈密頓量的演化而言的，如果系統有馳豫，則絕熱條件要進行修正。二能級系統中的絕熱過程：II小2&（£）=A,絕熱條件又可表示成一P又等式右邊表示脈沖的面積。由于絕熱過程要求的是-個小量，即a'=。，所以絕熱條件又可以簡單表

10、示成1*。可見，絕熱條件要求大的脈沖面積。實際中，一般面積遠遠大于10才能實現有效的布居反轉。受激拉曼絕熱過程：三能級系統中的絕熱過程可以導致很多有趣的現象，如受激拉曼絕熱過程等等。各參量爐手川¥絕熱跟隨技術的影響：兩脈沖之間6上遲?（最佳延遲時間：混合角的變化要緩慢，一般要依賴于脈沖的形狀。）兩脈沖的拉比頻率及脈沖寬度；（兩脈沖峰值Rabi頻率和脈寬都相等。）單光子失諧；（當單光子共振滿足時，受激拉曼絕熱跟隨技術的絕熱性處于最佳狀態；隨著單光子失諧的增加，絕熱條件破壞得越厲害，導致轉移效率的降低。）雙光子失諧；（要在三能級系統中實現絕熱布居轉移，雙光子共振是必須滿足的條件。）中間激

11、發態的衰減。（當絕熱極限滿足時，粒子不會在中間激發態上布居。其上的衰減對布居轉移的實現沒有任何破壞作用。但是，如果中間激發態的衰減特別強，那么絕熱條件的滿足需要更強的脈沖場強度來維持。）電磁感應透明（EIT以典型的三能級A型原子系統為例，當一個弱的探測場和一個強的驅動場與該系統共同作用，在雙光子共振條件下兩條躍遷途徑的干涉相消導致原本不透明的介質表現出了透明特性，介質對探測場既不吸收也不色散，同時介質的折射率性質也發生了顯著變化，這就是所謂的電磁感應透明現象。電磁感應透明是指通過外加控制場與吸收介質相互作用，使得介質對探測場的吸收發生改變，透射率增加甚至完全透明。電磁感應透明源于躍遷通道之間的干涉作用，當探測光與控制光滿足雙光子共振時，由于兩條通道的躍遷幾率反號而產生干涉相消。兩個低能級之間的退相對電磁感應透明效應有較大影響。電磁感應透明的條件721731探測光脈沖的EIT條件:即為絕熱跟隨的條件。可見對于脈沖式探測光，其EIT