連續(xù)變量量子糾纏操控的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、量子信息是當(dāng)今一個(gè)重要的研究課題，它利用量子糾纏來完成信息的傳送和處理，為人們提供了發(fā)展更安全的通信和更快速計(jì)算的新途徑。目前，糾纏態(tài)光場已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于量子離物傳態(tài)，量子糾纏交換，量子密集編碼，量子密鑰分發(fā)，量子網(wǎng)絡(luò)以及量子計(jì)算等領(lǐng)域。
　　為了實(shí)現(xiàn)高保真度的量子信息傳輸和處理，需要首先獲得高糾纏度的糾纏態(tài)光場。利用量子操控的辦法是提高糾纏態(tài)光場糾纏度的一個(gè)有效手段。多組份糾纏態(tài)光場是構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)和量子計(jì)算的關(guān)鍵。隨著量子信息科

2、學(xué)應(yīng)用的發(fā)展，由多于兩個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的連續(xù)變量糾纏態(tài)光場的研究引起人們的廣泛關(guān)注。為此，我們分別對利用相敏放大器以及相干反饋控制實(shí)現(xiàn)兩組份及多組份糾纏態(tài)光場的糾纏增強(qiáng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論研究。同時(shí)，為了構(gòu)建完善的量子信息網(wǎng)絡(luò)，必須探索量子信息的存儲(chǔ)方法，所以我們也實(shí)驗(yàn)制備了與銣原子吸收線相對應(yīng)的壓縮態(tài)光場，為下一步研究量子態(tài)的原子存儲(chǔ)提供量子資源。
　　本論文的主要研究內(nèi)容為:
　　1.利用由三個(gè)工作在閾值以下的NOPA實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了

3、連續(xù)變量量子糾纏級聯(lián)增強(qiáng)。其中，第一個(gè)NOPA用于產(chǎn)生初始EPR糾纏態(tài)光場，第二個(gè)和第三個(gè)NOPA用于實(shí)現(xiàn)EPR糾纏態(tài)光場的糾纏增強(qiáng)。EPR糾纏態(tài)光場的糾纏度由初始的-5.3dB提高到-8.1dB，達(dá)到當(dāng)前實(shí)驗(yàn)獲得的EPR糾纏態(tài)光場的最高糾纏度。
　　2.理論上提出了利用相干反饋控制實(shí)現(xiàn)對多組份糾纏態(tài)光場的糾纏增強(qiáng)方案?；诶脝蝹€(gè)NOPA可以產(chǎn)生不同頻率的多組份糾纏態(tài)光場，設(shè)計(jì)了通過相干反饋控制環(huán)路將部分NOPA輸出的多組份糾纏

4、態(tài)光場反饋回NOPA作為它的注入光場，從而實(shí)現(xiàn)糾纏增強(qiáng)的可行方案。
　　3.在考慮聲子噪聲影響的情況下，通過理論計(jì)算研究了利用波長為795nm的相干光作為NOPO的泵浦光場在常溫下產(chǎn)生波長分別與銣原子吸收線及光纖通信窗口對應(yīng)的三色糾纏態(tài)光場的方案。
　　4.實(shí)驗(yàn)上制備了波長為795nm的壓縮度為-2.5dB的壓縮態(tài)光場。上述工作中的創(chuàng)新之處為:
　　1.實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了利用三個(gè)串接的NOPA對連續(xù)變量EPR糾纏的級聯(lián)增強(qiáng)，