连续变量纠缠增强与操控及可调谐纠缠态光场产生的实验与理论研究

来源 :山西大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:darling1989
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具有正交振幅和正交位相分量量子关联的纠缠态光场已经被广泛应用于量子离物传态,量子密集编码,量子纠缠交换等连续变量量子信息中。为了实现高质量的信息传递和远距离的量子通信,必须首先获得具有高关联度的纠缠态光场,同时也希望能按不同的应用要求操控光场的纠缠特性。但是受到晶体,内腔损耗等实验因素的制约,仅仅利用一个光学参量放大器所产生的纠缠态光场难以满足实际需求,这就迫使我们开展纠缠态光场的纠缠增强与纠缠操控方面的研究。另一方面为了实现多节点的量子信息网络,需要完成纠缠态光场与原子的相互作用,这样就必须将纠缠光束调谐到与原子跃迁能级共振。于是,实现频率可调谐的纠缠态光场应是当务之急。在光学参量过程中,注入光的噪声对于输出的纠缠态光场有很大影响,所以在实验过程中,应该尽量注入纯的相干态光场以避免对纠缠产生的影响。为此,我们分别研究了连续变量纠缠态光场的纠缠增强与纠缠操控,频率可调谐纠缠态光场的实验制备,并分析了光学参量放大器注入种子光的额外噪声对所产生光场纠缠度的影响。  主要内容如下:  1.从实验上实现了用一个非简并光学参量放大器对连续变量纠缠态光场的纠缠增强及操控。实验证明运转于反放大状态的光学参量放大器对振幅反关联和位相正关联的纠缠光束的纠缠度有增强作用,我们将纠缠态光场的纠缠度由初始的2.4dB提高至3.0dB;而运转于放大状态的光学参量放大器会使振幅反关联和位相正关联的纠缠光束变为振幅正关联和位相反关联的纠缠光,使其纠缠特性发生变化,实现了纠缠的光学操控。  2.分析了运转于阈值以上的光学参量振荡腔产生的孪生光束的纠缠特性,并通过改变腔内非线性晶体的温度,得到了频率可调谐的纠缠态光场,调谐范围为2.25nm,在此范围内强度差与位相和噪声分别低于散粒噪声基准3.2dB,1.5dB。  3.从理论和实验两方面研究了注入种子光上的额外经典噪声对光学参量放大器输出光场纠缠度的影响,证明任何额外经典噪声的存在都将降低输出场的量子纠缠度。理论分析与实验结果符合很好。  有所创新的工作:  A.从实验上证实了通过一个非简并光学参量放大器能够对纠缠态光场进行纠缠增强与操控。  B.完成了频率可调谐连续变量纠缠态光场的实验制备。  C.通过实验证实了注入种子光额外经典噪声对光学参量放大器输出纠缠光束的量子关联特性的影响。
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