宽带固态量子存储器及其在量子通信和基本物理检验方面的应用

发布时间：2022-10-15 18:02

　　量子存储器作为构建量子网络的核心器件,近十几年来发展迅速。在量子计算中,它可用作不同信息处理过程间的同步装置。在量子通信中,可结合纠缠交换技术实现量子中继,使远距离量子通信成为可能。其中固态量子存储器具有存储寿命长,带宽大,保真度高,多模式存储能力强等优点,是最有希望实现量子中继的量子存储系统之一。除此之外,作为光与物质的相互作用系统,量子存储器及其对应量子光源还可进行有关基本量子物理问题的研究,如光子反常轨迹的观测和宏观实在性的检验等。本人博士期间主要进行基于掺Nd晶体的宽带固态量子存储器的研究,包括一些其在量子通信以及量子基本问题检验方面的应用。本文所取得的主要研究成果如下:1.对143Nd:YVO4晶体的光谱及存储性质的应用研究。基于Nd-143的稀土掺杂晶体由于其内部存在的核自旋能级,使其有望在未来实现长寿命量子存储。我们首次在同位素提纯143Nd:YV04晶体中实现了初步的光谱学研究,并进一步实现了原子频率梳的制备和二能级原子频率梳存储。这些研究为下一步光子在该体系中进入核自旋能级实现自旋波量子存储提供可行性。2.提出基于中等寿命量子存储器的半分层型量子中继理论方案。大尺度量... 

【文章页数】：98 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
第二章 固态量子存储器
    2.1 量子存储器简介
        2.1.1 存储器指标
        2.1.2 存储介质
    2.2 稀土掺杂晶体
    2.3 原子频率梳方案
    2.4 小结
第三章 与存储器带宽匹配的量子光源
    3.1 单光子水平弱相干光光源
    3.2 窄带参量光光源
        3.2.1 窄带参量光光子对
        3.2.2 窄带高维度纠缠光源
        3.2.3 窄带高亮度偏振纠缠光源
    3.3 量子点确定性单光子源
    3.4 小结
第四章 ~(143)Nd:YVO_4晶体的光谱及存储性质的应用研究
    4.1 稀土离子光谱
    4.2 光谱性质测试
    4.3 存储性质测试
    4.4 小结
第五章 半分层型量子中继方案
    5.1 量子中继的基本原理
    5.2 半分层量子中继理论方案
    5.3 各方案理论模拟性能比较
    5.4 实际应用分析
    5.5 小结
第六章 实验观察单光子的反常历史轨迹
    6.1 光子轨迹的一种操作性定义
    6.2 详细实验装置
    6.3 实验结果与分析
    6.4 小结
第七章 在量子存储器中进行宏观实在性的检验
    7.1 宏观实在性与Legget-Garg不等式
    7.2 基于无干扰条件的检验方案
    7.3 实验装置及实验结果
    7.4 小结
第八章 总结与展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Quantum light storage in rare-earth-ion-doped solids[J]. 华怡林,周宗权,李传锋,郭光灿.  Chinese Physics B. 2018(02)
[2]An Ideal Experiment to Determine the ’Past of a Particle’ in the Nested Mach-Zehnder Interferometer[J]. 李福,Hashmi F.A.,张俊香,朱诗尧.  Chinese Physics Letters. 2015 (05)

博士论文
[1]窄带量子光源的固态量子存储[D]. 华怡林.中国科学技术大学 2018
[2]固态量子存储[D]. 周宗权.中国科学技术大学 2015



本文编号：3691776