∧型三能级结构在双电磁场驱动下的量子输运性质研究

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介观尺度的量子器件的加工和控制技术的飞速发展为凝聚态系统中类量子光学的现象的研究开辟了新的道路。作为新型器件的代表,诸如量子点、超导回路等人造原子结构,由于其具备在尺寸以及能级间隔上易于控制的优点,逐渐成为量子信息和量子计算领域的希望之星。在众多研究领域中,外加电磁场对量子点体系输运性质的影响受到人们的广泛关注。  与传统的基于绝热输运的系统不同,本文所研究的系统中电子的输运是源于两个快速震荡的辐射场与量子点的相互作用。随时间变化的外势作用下的量子系统能揭示重要的量子相干和量子干涉信息。在量子光学中,与两个近共振场相互作用的三能级系统会展示出丰富有趣的现象,譬如相干布居捕获(CPT)以及电磁诱导透明现象(EIT)。  简述本文研究工作的背景知识之后,接下来详尽地介绍了在输运系统中常用的多体波函数几率方程组方法,包括其具体的推导过程以及引用的重要公式和近似等。此外,从实验和理论的角度本文介绍了简单输运系统中常见的物理性质。作为研究工作的准备,本文首先集中于讨论与电子库不耦合的三能级系统。从原子与光相互作用的角度,本文介绍了光同物质作用的作用哈密顿量形式;并通过计算三能级体系的能级占据数,讨论分析了暗态等典型的物理现象。  本文从理论上实现了在两个外场驱动下的耦合三量子点系统的量子相干调制机制。在不考虑库仑作用以及强库仑阻塞区间内本论文分别作了计算,发现通过调节外场的参数,输运电流能够被灵敏地控制。例如,改变系统的失谐能量或者Rabi频率大小,能够调节系统实现电磁诱导下的电荷输运透明态(EIET)。此外,电流的涨落效应也是本论文关注的重点。通过考察输运电流的颗粒噪声以及Fano因子,可以证明电子间的相互作用对输运电流的抑制作用。  作为该模型的延伸研究,研究了考虑量子点之间的直接耦合作用,分析直接耦合作用与外场激发效应对输运电流的影响关系。同样地以多体波函数几率方程组方法得到系统的几率方程组,并得到输运电流的表达式,研究结果发现量子点间的直接耦合使得输运电流对失谐δ1的变化多出一对峰值。为了说明当外场频率趋近于0时,系统是如何进入EIET态的,研究中逐步改变失谐δ2的大小,发现共振峰位置逐渐移动,并发生重合。
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