基于四波混频过程产生八组份纠缠及损耗对量子压缩影响的理论研究

发布时间：2021-08-25 03:06

　　四波混频过程是一种产生量子压缩和多组份量子纠缠的有效方式,在量子信息和量子精密测量中有着十分重要的作用,本文中,基于四波混频过程我们分别提出了两个研究方案:一、损耗对相敏四波混频过程产生量子压缩影响的研究;二、基于两个对称级联四波混频过程产生八组份纠缠的研究。通过使用光学分束器模型来模拟光学传输和探测所导致的损耗,本文在理论上研究了损耗对相敏四波混频过程产生孪生光束量子压缩的影响。我们分别研究了系统中不同强度增益、注入功率比和相位条件下损耗对量子压缩的影响。结果表明,该系统的量子压缩随着强度增益的增加而增大;随着注入功率比的增加呈先增大后减小的趋势,且均在注入功率比β=1时达到最大;在相位θ=0处压缩最大,在θ=π处反压缩最大。此外,我们发现,在不同的参数情况下,随着损耗的增大,系统的量子压缩都在减小。我们的理论结果为相敏四波混频过程实际应用提供了理论依据。我们理论上提出了一种两个对称型级联四波混频过程的方案来产生真正的八组份纠缠。该方案利用光学分束器将两个独立的对称型级联四波混频过程联系起来。为了呈现该方案的纠缠特性,我们首先通过使用高斯纯态的图形演算来验证所生成的态是H-图态,然后... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：51 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

四波混频过程的双“”结构

华东师范大学硕士学位论文8间的强度差压缩来量化这种量子关联。1.3四波混频产生量子压缩的理论推导四波混频过程的实验模型示意图如图1.2所示，在四波混频过程中，若分别用,和代表探针光、共轭光和泵浦光的湮灭算符，则四波混频过程的哈密顿量可以表示为：=(ζζ).(1-18)其中ζ表征反应强度。因为实验过程中泵浦光功率远高于探针光和共轭光，故可以认为泵浦光功率不变，计算时我们将其作为常量处理。如果我们假设α为的本征值，则有：pumppumpc.(1-19)那么四波混频过程中的哈密顿量可以表示为：图1.2四波混频过程的实验模型示意图。

华东师范大学硕士学位论文132损耗对相敏四波混频过程量子压缩影响的理论研究由于四波混频过程的强非线性，热85Rb原子蒸气池中的四波混频过程可以产生具有高量子压缩的孪生光束[47]。我们课题组基于四波混频过程产生的量子压缩展开了相关理论和实验研究[48-57]。具体的实验过程中，无论是85Rb原子池的吸收损耗，还是传输过程中的损耗，都是无法避免的，因此有必要考虑这些研究中损耗对系统量子特性的影响。在本章节中，我们通过光学分束器来引入真空波动，从而模拟实验中不可避免的光学损耗，研究了损耗对相敏四波混频过程输出光束量子压缩的影响。2.1理论推导本节中，我们将推导在损耗条件下强度差压缩的表达式。图(a)所示为相敏四波混频过程的示意图，图(b)为85RbD1的能级结构图。图2.1四波混频过程简化图。(a)相敏四波混频过程的简化图，0和0都是相干态注入，1和1是相敏四波混频过程产生的孪生光束；(b)85RbD1线的双Λ能级结构。相敏四波混频过程中的相互作用哈密顿量可以表示为：


本文编号：3361263