摘要：量子信息学相对于传统信息学来说，它拥有着经典信息所无法比拟的优点，所以其对高效大量存储传输信息等方面是有重大科学意义和研究价值的。量子信息学的相关研究引起了国内外大量科学家和学者的关注。单光子具有传播速度快，相干时间长的特点，被认为是量子信息过程中最理想的信息载体之一。在量子信息过程中，对信息载体的操控是必要的。因此，实现单光子的操控有非常重要的意义和应用价值。像光子这样的量子信息载体是可以在不同的量子系统中被操纵，存储和传输的。近红外波段的光子在传输的过程中损耗低，可用来进行远距离的量子信息传输。然而，在高效的单光子探测和存储过程需要在可见光波段进行。量子通讯的过程需要有效地整合这些系统。将光子从一个波长转换到另一个波长的能力对结合用于量子传输的电信频带中的光子和用于量子存储的近可见光带中的光子是至关重要的。因此，要实现以单光子为载体的量子信息有效传输、调控和存储，单光子水平的频率转换显得尤为重要。实现高效率可调控的单光子水平的频率转换也成为一项有意义的研究。

在本文中，我们研究了在五能级原子与半无穷一维波导管耦合系统中的可调控的单光子频率转换。结果表明，在该方案中可以实现高效的单光子频率转换。另外，可以通过控制外部驱动场的频率和拉比频率来大范围调控输入光子和输出光子的频率。该方案的实现可以应用于量子存储系统和远距离量子通信系统的有效结合，为量子通信服务。

关键词：量子信息学；光子频率转换；半无穷一维波导管；五能级原子系统；弹性与非弹性散射

目录

摘要

Abstract

1引言-1

1.1背景介绍-1

1.1.1 量子信息学-1

1.1.2一维波导管-1

1.1.3频率转换-2

1.1.4薛定谔方程-2

1.2 目前关于一维波导管中的单光子传输的研究进展及本文研究方向-3

2模型及哈密顿量-1

2.1模型结构介绍-1

2.2哈密顿量及有关计算-1

3 分析结果-3

3.1计算方法及单光子频率转换特性-3

3.2可调控的单光子频率转换-5

3.3耗散情况-7

结   论-9

参 考 文 献-10

致    谢-11