非經(jīng)典頻率梳的產(chǎn)生與應(yīng)用.pdf

1、非經(jīng)典光場是量子信息學(xué)的重要資源，它能夠幫助人們構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)量子通信、量子計(jì)算、量子測量、量子成像等。多模非經(jīng)典光場不但在量子密鑰共享、量子協(xié)作等量子信息處理工作中有著重要的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)它還是擴(kuò)充量子信道容量的重要途徑，因而如何構(gòu)建簡潔實(shí)用的多模非經(jīng)典光源是目前量子信息學(xué)的研究熱點(diǎn)。眾所周知，鎖模飛秒脈沖激光作為一種光學(xué)頻率梳，擁有極寬的譜線寬度。其在一個(gè)脈沖之內(nèi)包含著成千上萬個(gè)頻率成分，因此光學(xué)頻率梳本身就是制備多模非經(jīng)典場的

2、優(yōu)質(zhì)光源。同時(shí)，超高的峰值功率和良好的光學(xué)相干性使鎖模飛秒激光脈沖在精確測量領(lǐng)域同樣擁有著非凡的應(yīng)用價(jià)值。近些年來，利用同步泵浦光學(xué)參量振蕩器和非線性相互作用，人們已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)中獲得了非經(jīng)典頻率梳。較經(jīng)典頻率梳而言，非經(jīng)典頻率梳擁有著特殊的噪聲特性，它可以幫助我們實(shí)現(xiàn)突破量子噪聲極限的時(shí)間精確計(jì)量、超高精度的參量估算以及基于連續(xù)變量的量子計(jì)算。
　　 本文的主要工作是圍繞非經(jīng)典頻率梳的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生和應(yīng)用展開，其核心內(nèi)容包含以下的幾個(gè)方

3、面:
　　 (1)非經(jīng)典頻率梳的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生。同步泵浦光學(xué)參量振蕩器是制造非經(jīng)典頻率梳的重要手段，其特點(diǎn)是可以使頻率梳內(nèi)的所有頻率成分在諧振腔內(nèi)同時(shí)共振，并通過參量過程獲得參量增益。實(shí)驗(yàn)利用鎖模飛秒脈沖激光器泵浦同步光學(xué)參量振蕩器，在分析頻率2MHz處獲得了大于2.2個(gè)dB的振幅壓縮態(tài)光場以及大于2.6個(gè)dB的正交位相壓縮態(tài)光場。這一光源有望應(yīng)用于制造高精度的時(shí)間延時(shí)器和進(jìn)行高精度地參量估算。
　　 (2)基于平衡零拍時(shí)間探

4、測的位相問題。利用平衡零拍探測和飛秒脈沖激光可以幫助我們實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)兩地之間的時(shí)鐘同步，這個(gè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的傳輸和同步的精度受到量子噪聲的約束。非經(jīng)典頻率梳可以幫助我們實(shí)現(xiàn)突破量子噪聲極限的時(shí)間測量，從而極大地提高時(shí)間計(jì)量的精度。在實(shí)際應(yīng)用過程中，平衡零拍的本底場與信號(hào)場之間的相對(duì)位相抖動(dòng)對(duì)利用非經(jīng)典頻率梳的時(shí)間測量影響很大。文章基于2008年Lamine的時(shí)間傳輸模型，給出了時(shí)間同步的量子標(biāo)準(zhǔn)極限，并重點(diǎn)討論了采用非經(jīng)典光場作為信號(hào)光場時(shí)相