利用自发拉曼散射过程产生光与原子纠缠源
发布时间：2021-01-02 08:43
光与原子纠缠源是DLCZ（Duan-Lukin-Cirac-Zoller）量子中继方案中重要资源,其在纠缠分发、量子态存储以及纠缠纯化过程中发挥了至关重要的作用。2001年Duan等人提出DLCZ中继方案,在该方案中提出直接利用拉曼散射过程中散射光子与自旋波之间的非经典关联来构建量子中继,此后关于光与原子纠缠源的实验研究引起了人们广泛的关注,并随后取得了许多重要的成果。在DLCZ协议中,利用自发拉曼散射过程直接在冷原子系综产生光与原子纠缠源,实现纠缠的存储过程,我们称之为“写”过程;随后再通过读取存储在原子系综的自旋波并将其转化为单光子读出,实现两个光子之间的纠缠,我们称之为“读”过程。在写过程中建立了原子系综与光子之间的纠缠,产生的纠缠单光子被用于纠缠交换联结两个分离的节点,而存储在原子系综的自旋波则以备将来读取待用。所以纠缠源作为量子中继的核心元件,它的品质至关重要。本文利用自发拉曼散射过程在冷原子系综中产生光与原子纠缠源,研究了反斯托克斯光子读出效率与冷原子系综的光学厚度OD以及读光功率的变化关系。随后我们又研究了光—原子纠缠质量与anti-Stokes光子读出效率的关系,并测量...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
量子中继方案示意图
由于受到磁场的影响，原子发生塞曼能级分裂，强度的增加也相应的增大，所以原子距离中心处越远，能级束缚力也就伴随着越强。面所采用的俘获原子的磁光阱技术中所用的中性原子为铷原中的基态与激发态来说明冷原子俘获过程，在这里的基态与 J=0 与 J=1。在磁场的作用下，铷原子发生塞曼能级分裂，激三个 Zeeman 子能级，三个子能级分别对用与不同的磁量子： 1, 0, 1j j jm m m 。对于不同的磁量子数 ，其能级分裂J B J E ω g μ m B 为磁场强度，并伴随着原子与磁阱中心距离的增加磁场强度 则分别为朗德因子和波尔磁子。磁场的方向在磁阱中心两侧在磁阱中心两侧的铷原子，它们激发态的三个子能级在两边具体的示意图如下：
指向中心处的辐射压力。相反原子脱离中心并向 Z 轴负向运动时，它依照与 Z 轴正向传播的 圆偏光发生作用，跃迁至 1J M 的子能级，故而受到处的辐射力。具体原子在磁光阱 MOT 中所受辐射压力大小为： 2 σ σMOT scatt a scatt aσ σσ scatt a σscatt aMOT scatt a scatt aa aMOTF F ν kν ω βz F ν kν ω βzF ν ω F ν ωF F ν ω kν βz F ν ω kν βzν ω ν ωFF kν βz 由公式(1.2)可以看出，处于磁光阱中心附近的原子，将会受到推向中心的，同时也会在与光子的作用过程中速度降低，最终实现了长久稳定的俘获，实现光与原子纠缠源提供了良好的实验载体。.2 DLCZ 方案DLCZ 量子中继方案主要是利用原子系综作为存储介质，利用原子系综的集强效应与线性光学的特点打造的实用性量子中继方案[30]。具体 DLCZ 所采能级构造如图 1.3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]读出效率对光与原子纠缠产生的影响[J]. 王圣智,温亚飞,张常睿,王登新,徐忠孝,李淑静,王海. 物理学报. 2019(02)
[2]读光强度对光与原子纠缠源读出效率及纠缠质量的影响[J]. 张常睿,王圣智,徐忠孝,李淑静,王海. 量子光学学报. 2018(03)
[3]自发Raman散射过程中写激发率对光与原子纠缠源质量的影响[J]. 张浩毅,温亚飞,周湃,袁亮,徐忠孝,李淑静,王海. 量子光学学报. 2018(02)
[4]冷原子系综中量子关联光子对的产生[J]. 原浩翔,葛伟,田龙,李淑静,徐忠孝,王海. 量子光学学报. 2016(03)
博士论文
[1]空间倍增量子界面的实验与理论研究[D]. 田龙.山西大学 2017
本文编号：2953042
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
量子中继方案示意图
由于受到磁场的影响，原子发生塞曼能级分裂，强度的增加也相应的增大，所以原子距离中心处越远，能级束缚力也就伴随着越强。面所采用的俘获原子的磁光阱技术中所用的中性原子为铷原中的基态与激发态来说明冷原子俘获过程，在这里的基态与 J=0 与 J=1。在磁场的作用下，铷原子发生塞曼能级分裂，激三个 Zeeman 子能级，三个子能级分别对用与不同的磁量子： 1, 0, 1j j jm m m 。对于不同的磁量子数 ，其能级分裂J B J E ω g μ m B 为磁场强度，并伴随着原子与磁阱中心距离的增加磁场强度 则分别为朗德因子和波尔磁子。磁场的方向在磁阱中心两侧在磁阱中心两侧的铷原子，它们激发态的三个子能级在两边具体的示意图如下：
指向中心处的辐射压力。相反原子脱离中心并向 Z 轴负向运动时，它依照与 Z 轴正向传播的 圆偏光发生作用，跃迁至 1J M 的子能级，故而受到处的辐射力。具体原子在磁光阱 MOT 中所受辐射压力大小为： 2 σ σMOT scatt a scatt aσ σσ scatt a σscatt aMOT scatt a scatt aa aMOTF F ν kν ω βz F ν kν ω βzF ν ω F ν ωF F ν ω kν βz F ν ω kν βzν ω ν ωFF kν βz 由公式(1.2)可以看出，处于磁光阱中心附近的原子，将会受到推向中心的，同时也会在与光子的作用过程中速度降低，最终实现了长久稳定的俘获，实现光与原子纠缠源提供了良好的实验载体。.2 DLCZ 方案DLCZ 量子中继方案主要是利用原子系综作为存储介质，利用原子系综的集强效应与线性光学的特点打造的实用性量子中继方案[30]。具体 DLCZ 所采能级构造如图 1.3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]读出效率对光与原子纠缠产生的影响[J]. 王圣智,温亚飞,张常睿,王登新,徐忠孝,李淑静,王海. 物理学报. 2019(02)
[2]读光强度对光与原子纠缠源读出效率及纠缠质量的影响[J]. 张常睿,王圣智,徐忠孝,李淑静,王海. 量子光学学报. 2018(03)
[3]自发Raman散射过程中写激发率对光与原子纠缠源质量的影响[J]. 张浩毅,温亚飞,周湃,袁亮,徐忠孝,李淑静,王海. 量子光学学报. 2018(02)
[4]冷原子系综中量子关联光子对的产生[J]. 原浩翔,葛伟,田龙,李淑静,徐忠孝,王海. 量子光学学报. 2016(03)
博士论文
[1]空间倍增量子界面的实验与理论研究[D]. 田龙.山西大学 2017
本文编号：2953042
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/2953042.html
