三組份偏振糾纏光場的制備及三原子系綜之間量子糾纏的實現(xiàn).pdf

1、當(dāng)前量子網(wǎng)絡(luò)已成為量子信息領(lǐng)域的一個熱門課題，通常一個實用化的量子網(wǎng)絡(luò)包括由光纖等構(gòu)成的量子信息傳輸通道以及由原子系綜、離子系統(tǒng)等構(gòu)成的量子節(jié)點。光場是量子信息傳輸?shù)睦硐胼d體，是實現(xiàn)量子節(jié)點間信息傳遞的基礎(chǔ)，所以要構(gòu)造一個真正的量子網(wǎng)絡(luò)，首先需要制備能與量子節(jié)點相互作用的非經(jīng)典態(tài)光場。由Stokes算符描述的偏振壓縮態(tài)以及偏振糾纏態(tài)光場可以方便的和原子自旋算符對應(yīng)，且其測量方式簡單，是構(gòu)造量子網(wǎng)絡(luò)的理想信息載體之一。量子中繼是延伸量子信

2、息網(wǎng)絡(luò)的一個有效手段，而高效穩(wěn)定的量子存儲是實現(xiàn)量子中繼的基礎(chǔ)。為此，在攻讀博士學(xué)位期間，主要開展了以下兩部分研究工作:首先進行與銣原子D1線相匹配的連續(xù)變量非經(jīng)典光場的制備研究，分別制備了795nm的偏振壓縮光場及偏振糾纏光場，為開展光與原子相互作用研究提供了必須的量子資源。然后利用電磁感應(yīng)透明效應(yīng)(EIT)執(zhí)行非經(jīng)典光場的量子存儲，我們將三組份糾纏光場的三個子模分別存儲在三個空間分離的銣原子系綜中，在三個銣原子系綜之間建立了量子糾纏

3、，之后又將被存儲的糾纏變換回三個獨立的量子通道中，完成糾纏檢測。我們的方案可以直接擴展至建立更多量子節(jié)點之間的糾纏，為構(gòu)建實用化量子網(wǎng)絡(luò)提供了一種可行方案。
　　本論文主要研究內(nèi)容如下:
　　1.為制備與銣原子系綜對應(yīng)的非經(jīng)典光場，我們首先建立了外腔倍頻系統(tǒng)，用1W的基頻光泵浦，獲得了380mW的波長為398nm的紫外激光，并利用熱輻射擴散模型量化了熱效應(yīng)的作用。被獲得的紫外激光為非經(jīng)典光場產(chǎn)生提供了泵浦源。
　　2.

4、利用398nm紫外光場泵浦兩個非簡并光學(xué)參量放大器(DOPA)得到兩束波長為795nm的正交振幅壓縮態(tài)光場，經(jīng)分束器和偏振棱鏡線性變換，通過對入射光場的位相控制，分別得到與銣原子D1線對應(yīng)的偏振壓縮態(tài)光場和兩組份偏振糾纏態(tài)光場。
　　3.利用三個DOPA分別產(chǎn)生兩束正交振幅壓縮態(tài)光場和一束正交位相壓縮態(tài)光場。將三束壓縮態(tài)光場及三束相干態(tài)光場在特別設(shè)計的分束器網(wǎng)絡(luò)上耦合，第一次實驗制備了連續(xù)變量三組份偏振糾纏態(tài)光場。
　　4.

5、利用電磁感應(yīng)透明效應(yīng)實現(xiàn)了三組份糾纏態(tài)光場在三個彼此距離2.6米的銣原子系綜中的存儲，建立了三個原子系綜間的量子糾纏。之后，又執(zhí)行了被存儲糾纏到三個光學(xué)通道的受控釋放，通過對釋放光場的糾纏檢測，證實了糾纏存儲。
　　主要創(chuàng)新點為:
　　1.第一次制備了與銣原子D1線對應(yīng)的明亮的連續(xù)變量偏振壓縮態(tài)光場，該光場采用直接零差探測，便于實際應(yīng)用。
　　2.實驗制備了與銣原子D1線匹配的連續(xù)變量兩組份和三組份偏振糾纏態(tài)光場，為實