摘要：我们理论上提出并分析了一种基于量子点和纳米机械振子耦合系统的新型固态单 光子路由器方案。这种路由器依赖于量子点和纳米机械振子之间的相干耦合。我们证实当 一个单光子信号与量子点激子共振时，可以使用一个强的泵浦场选择这个信号从哪个端口 输出，这主要是基于类电磁诱导透明（EIT）现象，在该耦合系统中可称之为声子诱导透 明（PIT）。反射输出端口和透射输出端口之间的路径可以通过打开和关闭泵浦场简单的实 现。数值结果还表明，该路由器可以在非常低的泵浦场功率以及非常短的转换时间(~ns) 时工作在光学波段。这里提出的纳米路由器在集成固态量子网络和量子信息领域有着潜在 的应用。72659

毕业论文关键词:单光子路由器，量子点，纳米机械振子

Abstract: A novel scheme for a soid-state single-photon router based on a single quantum dot (QD) coupled to a nanomechanical resonator (NR) is proposed and analyzed theoretically。 It relies on the coherent coupling between the quantum dot and the NR。 We demonstrate that when a single-photon signal is tuned on resonance with the exciton in the QD, one can use a strong pump field to choose to what output port of this signal field is delivered ,which is based on the analogue of electromagnetically induced transparency (EIT) effect which we refer it as phonon induced transparency (PIT) in this coupled system 。The path between the reflection output port and the transmission output port can be achieved by simply turning off and on the pump field 。 The numerical results also indicate that this router can operate efficiently in the optical regime and at ultralow pump power as well as short switching time (ns)。 This nanoscale router presented here will offer potential applications in scalable solid-state quantum networks and quantum information。

Keywords: Single photon router, Quantun dot, Nanomechanicalresonator

目 录

1 绪论 4

1。1 单光子路由器 4

1。2 量子点 5

1。3 纳米机械振子 6

2 纳米尺度的固态单光子路由器 7

2。1 引言 7

2。2 理论与方法 8

3 数值结果与讨论 12

结论 15

参考文献 16

致谢 17

1 绪论

随着纳米科技的进步，人们的需求也在发生变化，对机械装置的微小型化有着很大的 追求，微小型化从始到终一直是现代科技发展的方向。人们运用各种办法将微小粒子做成 有特定功能的微纳米结构，机械振子的大小几乎可以做到微小数数量级，由于它的振动频 率和品质因子比较高而且重量比较轻等，使纳米机械系统解决了很多在宏观系统上存在的 问题和缺陷，引起了众多研究者的关注。本文主要讲述的是一种在纳米尺度下和固态单光 子条件下的一种新型路由器的研究。论文网

1。1 单光子路由器

1。1。1 单光子路由器研究背景

单光子路由器在量子信息处理和量子通信领域有着重要的应用，可作为量子信息网络 中的节点，为其提供基本的数据处理和路由。对于光子来说，因为相对较弱的相互作用， 所以不像电子一样可以方便的进行控制和引导，这也是为什么现在我们使用的路由器大多 是电子的原因。然而，光子“自然”具有能长途跋涉的能力使得它比原子等其他量子系统 行进更远的距离，这也是光子对量子隧道的重要要求的满足。所以，在量子通信运用领域 以光子作为通信的基础能取得更好的结果。