銫原子介質(zhì)中受激拉曼四波混頻增益的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、基于量子糾纏理論,美國科學(xué)家提出了量子通信又稱量子隱形傳送(Quantum Teleportation)的概念，其利用攜帶量子信息的量子態(tài)載體如糾纏光子對等進(jìn)行遠(yuǎn)距離大數(shù)據(jù)的信息傳送，完成了常理上不容易被破譯和竊聽的量子保密通信。而在量子信息領(lǐng)域，非經(jīng)典壓縮光場和糾纏關(guān)聯(lián)光場是實(shí)現(xiàn)量子保密通信協(xié)議、遠(yuǎn)距離信息傳輸?shù)鹊闹匾孔釉?在保證傳輸信息的相對安全、擴(kuò)大傳輸信息的絕對容量等地方具有經(jīng)典通信不可匹及的優(yōu)越性。在基于糾纏交換和糾纏純化的

2、由量子通道和量子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的量子中繼站通信網(wǎng)絡(luò)中，需要制備波長處于原子吸收線附近的糾纏態(tài)光場或量子關(guān)聯(lián)光場，而這個糾纏態(tài)光場或量子關(guān)聯(lián)光場可以基于非線性效應(yīng)在激光與原子汽室的相互作用過程中來產(chǎn)生。因此，基于原子的相干效應(yīng)和四波混頻（FWM）過程，產(chǎn)生的連續(xù)變量孿生光束在量子通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域備受關(guān)注。該論文圍繞銫原子汽室中產(chǎn)生的明亮強(qiáng)度差壓縮光的增益特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)及理論分析，并對量子關(guān)聯(lián)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測量。本論文包括以下三部分：
　　第一部分

3、介紹了受激拉曼過程以及原子非線性介質(zhì)中的四波混頻過程等基礎(chǔ)知識。
　　第二部分實(shí)驗(yàn)研究了在銫原子介質(zhì)中的受激拉曼四波混頻過程中，注入的探針光與所產(chǎn)生的共軛光的增益特性。實(shí)驗(yàn)比較了探針場分別作為Stokes場和Anti-Stokes場情況下，探針光和共軛光的增益與粒子數(shù)密度、泵浦光頻率失諧等的依賴關(guān)系，并分析了其增益譜線的線型和譜寬；理論擬合了在不同溫度和相互作用時間下，探針光增益隨泵浦光頻率失諧的變化規(guī)律，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果趨勢一致，為進(jìn)

4、一步開展基于受激拉曼四波混頻進(jìn)行量子關(guān)聯(lián)光束的制備提供了主要實(shí)驗(yàn)參數(shù)的參考依據(jù)。
　　第三部分，利用第二部分得出的結(jié)論，實(shí)驗(yàn)上產(chǎn)生了低于散粒噪聲基準(zhǔn)2.75dB的強(qiáng)度差壓縮光束。測量了探針光和共軛光之間的量子關(guān)聯(lián)隨泵浦光頻率失諧、銫原子汽室長度及溫度的變化關(guān)系，且對比了探針場分別作為Stokes場和Anti-Stokes場情況下量子關(guān)聯(lián)的大小。理論計(jì)算了利用單個四波混頻過程來產(chǎn)生雙模壓縮態(tài)，并模擬對比了不同原子汽室中，量子關(guān)聯(lián)隨增