Hong-Ou-Mandel干涉与应用研究

发布时间：2020-10-29 13:54

　　 量子干涉在量子信息学中有重要应用,它是量子操控的基础技术。量子光学中的单光子干涉、双光子干涉还有多光子干涉在量子力学的基础研究中具有重要作用,而且奠定了利用光子系统进行量子信息处理的基础。本文首先介绍了量子信息学和量子干涉的相关背景知识。量子信息学是将量子光学和信息科学结合起来的一门新兴学科,它主要的研究对象是信息的处理和传输。机械波如水波、声波等的干涉现象很早以前就被观察到了,后来又相继发现了如光波、微波等电磁波的干涉效应,因而干涉在物理学中是一种常见的物理现象。第二章主要介绍了实验中经常使用的光学器件、自发参量下转换原理以及运用的实验技术。第三章到第五章介绍了我们做的关于Hong-Ou-Mandel干涉的一些工作。首先,在第三章介绍了双光子HOM干涉的理论,推导了双光子干涉的符合概率计算公式,在公式中加入了干涉滤波片函数,得到了理论HOM干涉曲线。然后第四章介绍了我们做的双光子Hong-OuMandel干涉实验,我们使用了光纤传输参量光,并且干涉光路使用了偏振分束器(PBS)加半波片(HWP)的结构替换了BS实现了双光子干涉,实验结果显示干涉可见度达到了99%。在此实验装置的基础上,我们系统的探究了干涉滤波片对双光子干涉的影响,实验测量了多对不同带宽的干涉滤波片对实验结果的影响,并进行对比。第五章是一个三光子HOM干涉实验方案,这个方案中使用了三个不同分光比率的分束器和一个相位延迟器,而在实际的实验方案设计中,我们使用方解石光束位移器(BD)和半波片实现了不同的分光比,并使用了一个相位片对光子相位进行调节。基于这个理论方案,我们推导了这个三光子HOM干涉的关于相位延迟?和分束器分光比η的符合概率计算公式。
【学位单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O413;O572.31
【部分图文】：

图 1.1 Mach-Zehnder 干涉仪。单光子从 BS 的 a 端口进入，其进入路径 1 和 2的概率时相同的，在路径 2 中还有一个相位器，最后两条路径在第二个等分光比的 BS 上回合，两个出口端均有一个单光子探测器。经过反射镜的反射和路径 2 中的相位移动器的作用后，光子的状态变 1 2 1 2 1 0 0 1ie ，在第二个等分光比的 BS 处两条路径最终汇合在一起，两条路波包会在这个 BS 上相干叠加，最后在第二个 BS 的两个出口处均放置了一个单光子输出光子进行探测操作，那么最后可以得到的光子的量子态表示为： 1 2 1 21/ 2 1 0 0 1 1/2 1 1 0 1/2 1 0 1 .i i ia b a be e e ，根据式(1.2)可以获得在两个端口探测到光子的概率为：1(1 cos ),2AP 1(1 cos ).2BP

京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章 绪Hong-Ou-Mandel 干涉实验[26]在现代量子力学和实验量子光学中是一种非常重要的双量子干涉现象。在量子信息科学和技术领域，观察 HOM 干涉效应是必不可少的，不仅了不同的光子源之间的不可区分性，也可以利用独立的单光子制备纠缠态。当两个相同子同时到达 BS 并结合在一起时，HOM 干涉可以被看做是在两个输出端口的一个中的两子的空间聚束效应。两个输入的光子在 BS 上完全叠加，会导致 BS 的两个输出端口的符测时间的消失。HOM 效应的量子力学解释依赖于两个可选的概率振幅的干涉，这两个可概率振幅来源于 BS 的输出端口的两个单光子的符合探测。Hong-Ou-Mandel 干涉的实验如图 1.2 所示。

位论文 的得到符合计数是０的情况，并且两个光子之间而增大，两光子符合计数的公式可以表示如下：2 2(1 ),DcR K e 率， 为两个光子之间的相对延迟， ω为光子固定时，相对延迟越大符合计数率也就越大；光感度就越低。二重符合测量，我们可以制备一个双光子纠缠
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本文编号：2860995