利用交叉Kerr非线性产生多光子极化纠缠W态

提出了一个方案,通过使用交叉Kerr非线性来产生极化纠缠的多光子W态.这一方案利用了可控的条件旋转和零差测量.此方法具有高的成功几率和接近1的保真度.

单光子纠缠态的纠缠浓缩(英文)

通过分析光学分束器对单光子态的作用特点,描述了一个利用单光子态和真空态制备纠缠单光子态的方法;提出了一个实现单光子纠缠态纠缠浓缩的方案。在这个方案中,两个单光子部分纠缠态被用来作为量子信道,通过利用光学分束器作用和单光子探测器探测完成了这个纠缠浓缩的过程。结果表明,对于单光子纠缠态,利用这种方法总有一定的几率可以从部分纠缠纯态中提纯出最大纠缠态。

六光子超纠缠态制备方案

自发参量下转换对应于一种非线性光学过程,实验上作为一种标准方法,人们利用自发参量下转换源产生纠缠光子对.本文考虑由自发参量下转换源产生三对纠缠光子的情况.通过使用由几组偏振光束分束器、分束器和半波片等线性光学器件组成的量子线路演化三对光子,给出了一个高效制备包含偏振纠缠和空间纠缠的六光子超纠缠态方案.因为方案中包含了参量下转换源产生三对纠缠光子的所有可能情况,所以本方案有很高的效率.基于弱非线性介质构建了一个量子非破坏性测量装置,用于区分光子在两指定的空间模中的两种分布情况.特别地,方案中可以通过合理约束在量子非破坏性测量过程中引入的非线性强度来达到实际实验所限定的数量级,因此,该方案易于在实验上实现.

用二元相位调制实现啁啾纠缠光子对关联时间的压缩

啁啾纠缠光子对具有超宽带的频谱特征,但由于同时产生了二次频率相位因子使其关联时间也被拓宽,限制了其在量子计量、量子光刻等领域的应用.通过类比透镜在空间对光场的相位变换原理,本文提出了一种通过在频域制作"类透镜"(菲涅耳波带透镜)来等效消除二次频率相位因子,从而压缩啁啾纠缠光子对关联时间的方法.这种"类透镜"是基于菲涅耳波带片思想,通过将啁啾纠缠光子对光谱划分成菲涅耳频率波带,并进行二元相位(0,π)调制来实现.该方法可以在不损耗纠缠光信号的情况下极大地增强光子对的时间关联,同时又避免了相位补偿方法中压缩结果对色散介质长度的依赖和高阶色散影响的缺点.这些结果为产生超宽带、超窄时间关联的纠缠光子对提供了理论依据,在量子计量和量子光刻领域有潜在的应用.

基于N个有序纠缠光子对的量子机密共享方案

提出了一种基于N个有序纠缠光子对量子机密共享方案.用纠缠光子作为信息的载体,密钥管理者Alice将纠缠光子对分成两个序列,其中一个序列直接发送给合作者之一Bob,在确保第一个序列发送安全后,再对第二个序列进行编码,发送给另一个合作者Charlie.Bob和Charlie分别对他们所接收到的光子序列进行Bell基联合测量,从而得到Alice所发布的密钥,完整密钥的获得需要管理者和所有合作者共同实现.本方案采用两体纠缠态,相对三体纠缠态来说,在实验上更容易实现,仅需要线性光学元件和简单的纠缠源.

Ⅰ类和Ⅱ类光子偏振纠缠源的实验教学对比研究

从实验系统、教学内容、教学中Ⅰ类和Ⅱ类光子偏振纠缠源各自所发挥的作用,以及联合开展两类纠缠源实验教学在激励学生学习兴趣、鼓励创新思维等方面做出分析,以期让更多感兴趣的教师和学生得以了解两类纠缠源有何异同以及各自的教学价值和意义所在。

光子纠缠光纤陀螺仪的相位检测灵敏度分析

针对量子输入通常需要双输入/双输出的特征,提出了一种采用双环行器的光子纠缠光纤陀螺光路结构。阐述了基于N00N态的光子纠缠光纤陀螺仪的工作原理,首次推导了N00N态光子纠缠光纤陀螺的德布罗意波的量子干涉公式,并将N00N态与具有相同光子数(光功率)的一般光子数态(22)输入以及经典输入的相位检测灵敏度进行了对比。分析表明,N00N态作为理想的最大路径纠缠态,可以突破散粒噪声极限而达到海森堡极限,而其它非经典态由于输出态的生成概率,其二阶符合计数及高阶符合计数存在一个固有效率,可能较难突破散粒噪声极限。

基于纠缠光子方法测量光电探测器量子效率的研究

光辐射传感器的定标是保证遥感数据精度及可利用价值的基础支撑技术。现行辐射定标方法都需要建立高精度初级标准及标准传递链,传递环节是误差的主要来源。纠缠光子理论为实现“无标准传递”的辐射定标开辟了崭新的技术途径。报道了在光子计数模式下利用非线性光学的非经典效应绝对定标光电探测器的新方法,测量是通过BBO非线性晶体的参量下转换形成的702 nm简并的纠缠光子方法来实现的。实验测得光电倍增管在该波长处的量子效率,结果显示有0.1%的偏差。该方法本身具有绝对性,不依赖于任何外部定标的辐射标准。

频率非简并第I类自发参量下转换纠缠光子对量子特性

理论研究了频率非简并第I类自发参量下转换过程中产生的纠缠光子对的量子特性,且与频率简并的情况做了对比.通过纠缠光子对的联合谱强度分析了纠缠光子对的光谱特性及纠缠特性;通过洪-区-曼德尔干涉仪和马赫-曾德尔干涉仪分析了纠缠光子对的量子干涉特性.结果表明:脉冲泵浦作用下,由于频率非兼并使得相位匹配函数不对称,导致两纠缠光子可区分,量子干涉可见度减小.随着泵浦脉冲频宽的增加,这种效应更加明显.连续激光泵浦时,相位匹配函数是对称的,得到最大的纠缠度和量子干涉可见度.该研究为频率非简并纠缠光子源在各种量子信息方案中的应用提供理论指导.

脉冲光场作用下纠缠双光子量子相干特性研究

基于非线性光学和量子理论,分析了脉冲激光泵浦的第二类型自发参量下转换产生的纠缠双光子波函数及双光子振幅关联特性.研究了纠缠双光子对的量子相干性质,并与泵浦源为连续时双光子量子相干性质做了对比.数值计算得到了二阶相关函数及平均符合计数率的演化规律.结果表明,随着激光脉冲宽度的增加,相位匹配函数的不对称性增加,纠缠光子对的相干性(不可区分性)减小,量子干涉可见度下降.

冷原子系综中窄线宽纠缠光子对的产生和调制

窄线宽纠缠光子对可以用来验证量子力学的一些基本概念,如非定域性.另外,窄线宽纠缠光子对应用于量子信息处理,可以极大增加量子通信的距离以及分布式量子计算的规模.论文系统介绍在冷原子系综中,利用四波混频和电磁诱导透明来产生窄线宽纠缠光子对以及对窄线宽纠缠光子对的波形进行调制的实验方法.

周期极化铌酸锂中通信波段纠缠双光子的波长管理方法(英文)

理论研究了周期极化铌酸锂晶体中通过自发参量下转换产生的纠缠双光子的波长管理方法.简并自发参量下转换产生的单色偏振纠缠双光子的波长,可以通过调整晶体的极化周期或工作温度自由地调节,特别是在加工好的晶体中极化周期是确定的,因而调整晶体的工作温度更加便捷.对于双色偏振纠缠双光子来说,不需改变入射的泵浦光以及晶体的极化结构,仅通过调节晶体的工作温度就可以实现o光光子和e光光子波长的严格交换.

光子加纠缠相干态的非经典性质

通过计算光子加纠缠相干态的光子数分布、Cauchy-Schwartz不等式、二阶关联函数,研究了光子加纠缠相干态的非经典性质.

同频率纠缠双光子态的量子相干特性

基于量子相干原理,分析了脉冲激光泵浦的第二类型自发参量下转换产生的同频率纠缠双光子态.研究了同频率纠缠双光子的量子相干性质,并与由脉冲激光所产生的不同频率纠缠双光子的量子相干性质做了对比.结果表明,随着激光脉冲宽度的增加,不同频率纠缠双光子态的相位匹配函数的不对称性增加,纠缠光子对的相干性减小,同频率纠缠双光子态的相位匹配函数仍保持对称,纠缠光子对的相干性达到最大.

双光子纠缠实验教学系统的搭建与应用

双光子纠缠实验教学系统主要涉及双光子纠缠态的制备、测量和分析,可以直观展示量子纠缠概念,排除局域隐变量假设.介绍了双光子纠缠系统的工作原理、纠缠态的制备和测量方法,搭建了双光子纠缠实验教学系统.该系统利用自发参量下转换效应制备出双光子偏振纠缠态并进行测量,性能稳定可靠.实验包含符合测量和复杂光路设计、调节等内容,有助于学生理解量子光学和非线性光学的基本概念,也锻炼了学生的动手能力和实验探究能力.

啁啾纠缠光子对的产生与压缩研究进展

利用连续激光泵浦啁啾准相位匹配的非线性晶体(或波导),通过自发参量下转换过程可以产生超宽带频谱的纠缠光子对,称为啁啾纠缠光子对。由于其具有超宽带频谱特性因而被广泛应用于高精度量子光学相干层析、宽带量子信息处理等多个领域。但由于同时产生频率二次相位因子,导致双光子关联时间被拓宽,从而制约其在量子度量衡、量子平板印刷术及量子时钟同步等相关领域的应用,因此需要对其关联时间进行压缩,而压缩的关键是要实现相位补偿。综述啁啾纠缠光子对的产生方法和压缩方法及相关的理论和实验研究进展,对不同的压缩方法进行比较分析并总结各自的优缺点。

纠缠光子对的级联Hong-Ou-Mandel干涉研究及其在多时延参数测量中的应用

基于纠缠光子对的Hong-Ou-Mandel(HOM)干涉仪在量子精密测量等领域有着重要应用.本文提出了利用一个级联HOM干涉仪实现多个独立时延参数的同时测量方案.通过理论分析得出纠缠光子对经过多个50:50分束器级联传输后,其HOM二阶量子干涉图谱中凹陷位置与各级传输路径间独立时延参数的对应关系,因此可通过记录各个凹陷位置的时延值实现多个独立时延参数的同时测量.在此基础上搭建了基于频率一致纠缠光子对的二级级联HOM干涉测量装置,通过实验上得到的具有两个对称凹陷的二阶量子干涉图谱,实现了两级传输路径间两个独立时延参数τ1和τ2的同时测量,并分别获得了109 fs和98 fs的测量精度.上述研究结果为HOM干涉仪在多参量量子精密测量系统中的扩展应用奠定基础.

基于部分纠缠光子源的高效量子密钥分配方案

设计了一种高效的部分纠缠光子对产生装置,这套装置中使用了简单的线性光学元件以及双光子吸收介质(TPAM),在文中讨论了TPAM的一种实现方案。我们把此种装置应用于量子密钥分配方案,分析了其效率和安全性,相比于用自发参量下转换(SPDC)产生纠缠光子对的密钥分配方案,该方案有更高的效率和安全性。