刘妮 张小芳 梁九卿

(山西大学理论物理研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 太原 030006)

本文探究了单腔和双腔光机械装置的动力学相变和选择性能量交换. 发现系统会经历类似于Dicke-Hepp-Lieb超辐射型的动力学相变, 且两光场间的正交动量耦合出现一个新的动力学临界点. 两光场间的正交动量耦合等价于单(双)模光机械系统的外场驱动. 通过耦合参数的调控, 系统可以实现任意两模间的选择性能量交换, 且临界耦合点与选择性能量交换对应. 模压缩是能量转换的标志, 且任何两模的正交压缩由特定玻色模间的能量交换决定.

1 引 言

光腔和纳米机械振子之间的电磁耦合导致了宏观量子系统的新的量子力学行为[1], 而且实验上已经在单光子水平上实现了这种新奇的量子系统[1-4], 同时理论上已研究了单模光机械腔的强耦合特性, 且发现: 当光场和机械振子的耦合远大于腔场衰减和机械振荡频率时, 这些混合系统中的量子效应出现. 通过在光腔内放置Kerr介质, 量子非线性也可被引入到系统中[5]. 实验已经证明, 通过将两个光模耦合到一个机械振子上来显著增强量子非线性[6,7], 该增强的量子非线性在光子数的量子非破坏测量方面具有潜在的应用. 根据腔内光场与机械振子之间通过辐射压形成的非线性反馈耦合机制, 机械振子一方面可以有效冷却并表现出宏观量子效应; 另一方面可以诱导可观测的少光子非线……