光子网络的信息传输特性及其可控性研究

可控的光子网络研究正成为当今光子学及其相关学科的热门前沿课题之一。本项目拟利用环形网络模型分析和数值模拟的方法，探索光子在光腔网络结构中的信息传输特性及其可控性，包括光子网络中光子与静态信息存储媒质的信息交换和光子传输方向的精确控制。为了避免在实验上极难达到的强耦合作用，本项目在考虑腔耗散等具体实验参数下，重点研究在光子与腔节点的中等耦合作用下信息交换的物理机制，光子在网络腔节点中输入输出过程的调制机理，进而建立实现光子与网络节点的相互作用控制和信息交换的新方案。调控光子在网络结构中的行进方向是光子传输研究的关键问题，本项目拟制定能够改变光子运行方向的可集成和大规模扩展的单位模块新方案，进而精确控制光子行进方向。本项目研究不仅有助于进一步理解和掌握光子在网络化结构中信息传输的新特性，更有助于促进全光光学、人工微结构学等相关领域的交叉和融合，推动可控光子网络结构在纳米器件、信息传输中的应用。

本项目利用了环形网络模型分析和数值模拟方法，探索了光子在光腔网络结构中的信息传输特性及其可控性，特别是光子网络中光子与静态信息存储媒质的信息交换和光子传输方向的精确控制。我们发现，利用内置腔中的量子点自旋，我们可以调控光子完全通过腔或者完全被反射出腔。我们重点研究了在光子与腔节点的中等耦合作用下信息交换的物理机制，光子在网络腔节点中输入输出过程的调制机理。根据光子与自旋作用的动力学，我们给出了完全入射和完全反射出腔的参数条件。另外，我们发现，利用电子作为控制比特，光子作为目标比特，可以形成一个有效的逻辑门。这种电子对光子的作用，还可以用来改变光子之间的纠缠状态。