基于冷原子系综的非经典光源制备和量子存储

发布时间：2024-03-01 19:16

　　几个世纪以来,关于光子本质的解释一直是科学家们争论的话题。著名的杨氏双缝干涉实验揭示了光的波动属性,而爱因斯坦对于光电效应的解释则验证了光子的粒子特性,这也形成了现如今人们对于光子的普遍认知:即光子具有波粒二象性。爱因斯坦的光量子理论不仅提高了人们对于光子属性的理解,也推动了量子力学的发展。光子作为量子力学基本粒子之一也被广泛应用于各种量子信息过程,比如量子计算、量子通讯、量子成像和量子加密等等。在量子信息领域,量子信息可以被加载在光子的偏振、频率和轨道角动量等自由度上,因而制备与存储各种光子纠缠态是实现许多量子信息处理过程的基础,同时如何提高光子可携带的信息量也是目前的研究热点,其中由于多自由度纠缠可以增加量子网络的信道容量而成为人们关注的一个热点研究方向。另外,随着容错量子计算和高精度量子测量等对纠缠粒子数日益增长的需求,制备多粒子纠缠态就显得尤为重要。本论文主要以携带高容量信息的量子纠缠态以及多粒子纠缠态的制备为目标开展实验研究,基于原子系综实现了多自由度和多光子纠缠态的制备以及其与原子存储器的接口链接。本论文的工作对于未来实现容错量子计算以及高容量的量子通讯网络具有重要意义。本...

【文章页数】：103 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１利用两个ＢＤ构建被动锁定的马赫－曾德尔干涉仪来制备偏振纠缠的原理图

?第１章绪论???ｒｆ?Ｐｕｍｐ??＾＾＾Ｐｕｍｐ?１?ｉ??图１．１利用两个ＢＤ构建被动锁定的马赫－曾德尔干涉仪来制备偏振纠缠的原理图。图引自??文献［２３］。??１．１．２轨道角动量纠缠??正如上文提到的，光子的偏振经常被用来编码量子信息。光子的任意偏振态??都可以分解为两个....

图１．２通过自发参量下转换产生的光子对的时间频率纠缠验证

ｒａｌ?Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，?ＪＴＩ）测量的标准差。一般??地，对于自发参量下转换产生的光子对，它们都是时间频率纠缠的，并且根据能??量守恒定律，两光子的频率反关联，对应它们在时域上是正关联的。自发参量下??转换的双光子由于它们带宽很宽，因此比较容易测得它们的频率谱强度，但是它?....

图１．３纠缠光子对频率和时域谱分布

ｒａｌ?Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，?ＪＴＩ）测量的标准差。一般??地，对于自发参量下转换产生的光子对，它们都是时间频率纠缠的，并且根据能??量守恒定律，两光子的频率反关联，对应它们在时域上是正关联的。自发参量下??转换的双光子由于它们带宽很宽，因此比较容易测得它们的频率谱强度，但是它?....

图１．４原子系综中验证ＥＰＲ纠缠的实验装置

?第１章绪论???１．１．４位置动量纠缠??类似于时间频率，位置动量也是一组对易量，它们也可以构成纠缠态。位置??动量纠缠也称为ＥＰＲ纠缠［２７，２８］，它最早由Ｅｉｎｓｔｅｉｎ，Ｐｏｄｏｌｓｋｙ和Ｒｏｓｅｎ关于一??对粒子位置动量纠缠而提出的。通常，利用非线性晶体通过自发参量下....

本文编号：3915704