注入场噪声对非简并光学参量振荡器输出场量子纠缠特性的影响研究

发布时间：2020-05-23 17:22

【摘要】：连续变量纠缠态光场是量子信息研究的重要基础资源之一。为了提高量子信息处理的效率和质量,研究者们对连续变量量子纠缠的纠缠程度提出了更高的要求。实验上通常使用非简并光学参量振荡器(NOPO)制备具有正交振幅和正交位相关联的连续变量纠缠态光场。一般情况下,NOPO是对注入泵浦场、信号场(闲置场)的相干态噪声进行非线性操作的,但是未见关于NOPO对其它量子态噪声(位相压缩态、EPR态)操控的报道。我们期望通过分析不同注入泵浦场量子噪声、注入信号场和闲置场量子噪声对NOPO输出场纠缠特性的影响,找出提高NOPO输出场纠缠性能的途径。本文主要工作包括:(1)通过数值计算详细分析了利用NOPO制备连续变量纠缠态光场的实验系统,并对系统参数进行了优化。在假设泵浦场为相干态以及注入信号(闲置)场为真空态的情况下,我们首先分析了腔失谐量对NOPO输出场纠缠特性的影响,结果表明腔失谐量越小,输出场的纠缠特性越好,并在腔谐振时输出场的纠缠特性达到最佳。然后,我们分析了在腔谐振时泵浦参量和透射系数对输出场纠缠特性的影响,发现选取尽量小的泵浦场透射系数和泵浦参量以及尽量大的信号(闲置)场透射系数,可以进一步减小NOPO注入场的噪声对输出场纠缠特性的影响,从而提高输出场的纠缠特性。(2)在对系统参数优化的基础上,我们研究了不同注入场量子噪声对输出场纠缠特性的影响。结果表明选取位相压缩的泵浦场、处于双模压缩态的信号场和闲置场作为注入信号,可以进一步提高NOPO输出光场的纠缠特性,而且位相压缩态和双模压缩态的压缩系数越高,输出场的纠缠特性越好。我们在上述理论分析中所选取的参数是以以往的实验为依据,所得结果可以直接应用于NOPO制备连续变量纠缠态光场的实验。
【图文】：

示意图,连续变量,概念图

连续变量量子纠缠态的方案。在此基础上，许多研究组也相续变量量子纠缠特性增强和多组分纠缠态的制备相关的年，张靖研究组研究了用不同的量子场做注入场，非简并器(NOPA)输出的信号场与闲置场的纠缠特性和量子噪声了通过适当选择泵浦场和注入场的相位，可以提高输出纠随后在 2012 年，这个理论通过级联多个 NOPA 系统的方法[31]。 NOPO 制备连续变量量子纠缠态方面，2005 年，明亮双组缠态的制备被实现[32]。2009 年，有研究小组在理论上论证以上的 NOPO 所输出的信号场，闲置场以及泵浦场在较低况下两两之间能发生纠缠，这也就是三组分连续变量纠缠输出场间的关联程度并不是很高。随后在 2012 年，山西大组提出通过级联光学参量振荡器的方案来产生关联程度更分三色纠缠态[34]，图 1.1 为该方案的示意图，它是通过级联

示意图,自发参量下转换,示意图,非线性介质

损耗和吸收的完美的非线性介质来说，，为; 1 2 3 1 2 3 =i （ a a a a a a ）数，它取决于非线性介质的二阶磁化系数应于频率下转化过程，第二部分对应于是什么过程，都具有关于光子数算符的2 ,1 3 N N,2 3 N N和1 2 3N N 2N在系恒定律也称之为 Manley-Rowe 关系，它灭和产生，导致场模 2,3 中的光子成对地在下一小节中详细阐释。转换中，这是一个非常特殊的情况。因为经典(泵浦场)。而那些下转换得到的光子对被现在只能由量子光学的理论去解释。
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O413

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