18、量子放大器与测量反转技术解析

量子放大器与测量反转技术解析

1. 量子放大器相关理论

在量子领域，为增强非线性介质与微波信号的相互作用，有一种采用由超导元件（特别是隧道结）构成的非线性传输线的方法。这种放大器属于行波器件，输入信号在穿越约瑟夫森传输线的过程中，会从与之同向传播的更强泵浦信号中获取能量，从而使幅度增大。

1.1 不同情况的哈密顿量

• 特定情况 ：对于某些特定结构，其哈密顿量为(\hat{H} {amp} = \hbar\Delta_1\hat{a}^{\dagger}\hat{a} + \hbar\Delta_1\hat{b}^{\dagger}\hat{b} + \frac{\lambda}{2} \hat{a}^{\dagger}\hat{b}^{\dagger} + \frac{\lambda^*}{2} \hat{a}\hat{b}) ，其中(\Delta_1)与简并情况相同，为(\omega {a,b}^0 - \omega_p/2)，(\lambda = 2g\alpha_P)，(g)是每对振荡器之间的光 - 物质耦合，(\alpha_P)是泵浦幅度。
• 四波非简并混合情况 ：基本哈密顿量为(\hat{H} {amp} = \hbar\Delta_1\hat{a}^{\dagger}\hat{a}+ \hbar\Delta_1\hat{b}^{\dagger}\hat{b}+g(\hat{a}^{\dagger}\hat{b}+ \hat{b}^{\dagger}\hat{a})+ \frac{\lambda_a}{2} \hat{a}^{