某些基于原子系统的相位不敏感线性放大器或衰减器中Caves量子噪声模型的灾难性失效

在考虑相位不敏感线性放大器或衰减器中的量子噪声（QN）效应时，通常使用单通道Caves模型（SC-CM）。尽管该模型在简单情形下（如存在分束器时）有效，但当涉及具有多个自由度的系统时，它未必有效。为解决此问题，本文考虑与放大或衰减对应的各种原子跃迁，采用基于主方程（ME）的方法对QN建模，并将结果与SC-CM进行比较。对于一个由产生宽增益峰的跃迁和产生吸收凹陷的跃迁组成的四能级系统（导致中心处完全透明），我们观察到SC-CM的灾难性失效。我们还证明，对于一般的二能级原子系统，SC-CM不适用，除非在仅存在放大或衰减的极限情形下。两个模型预测相同结果的一个特例是Λ型三能级电磁感应透明（EIT）系统，其中零失谐处的QN在系统处于暗态时消失。我们还研究了一个光泵浦五能级增益EIT系统，该系统在增益轮廓上叠加了一个完美的透明凹陷，并产生适合用于增强干涉引力波探测器灵敏度-带宽积的负色散。在此情形下，我们发现对于某些参数集，凹陷中心的QN极小，SC-CM与ME模型吻合良好。然而，我们也发现对于另一些参数集，SC-CM模型与ME模型严重不符。所有这些情形说明了SC-CM与ME方法预测之间分歧程度的广泛变化。