近共振系統(tǒng)中噪聲壓縮與量子糾纏的研究.pdf

1、共振熒光是量子光學和激光物理的核心內容,是探索光本質過程中的起著基石作用。共振熒光光場的正交相位分量具有非經典壓縮性,這為壓縮光的制備提供了一個有效且易于實現的途徑。共振熒光正交相位分量壓縮是在不違背測不準原理的情況下其量子起伏小于散粒噪聲,使得壓縮光在光通訊上得到廣泛應用。近年來量子信息學迅速發(fā)展,量子糾纏作為量子信息處理的基礎資源引起了研究者的足夠重視。量子糾纏是指復合系統(tǒng)中的兩體或者多體之間的非定域的強量子關聯,是量子信息存貯和傳

2、輸的基本資源。而非高斯糾纏源在量子提和連續(xù)變量的量子計算中是必不可少的。共振熒光是典型的非高斯光源,在熒光場中獲得非高斯糾纏對量子通訊的發(fā)展有著重大意義。
　　 1.三色相位依賴的共振熒光邊頻壓縮
　　 利用量子回歸定理,拉普拉斯變換和多色諧振展開的計算給出了三色驅動的二能級原子共振熒光的噪聲譜。研究表明即使在邊頻分量相對于中心分量是很弱的情況下,噪聲譜對邊頻相對于中心頻的相對相位和有很強的依賴性。當相對相位和為π時,熒

3、光場的同向正交分量壓縮出現在對稱的邊頻±-Ω(-Ω=、√△2-Ω20)處;相對相位和取為0,則壓縮遭到破壞。驅動場的中心頻強驅動成分(Ω0》|Ω1,2|)引起的斯塔克分裂誘導了邊頻(ω0±-Ω)的雙光子輻射。于此同時,驅動場的弱調制成分也導致了該邊頻處的雙光子輻射。故壓縮出現在噪聲譜的邊頻位置。
　　 2.集合共振熒光的邊頻糾纏
　　 強場驅動的二能級集合原子的共振熒光Mollow譜的邊頻和中心頻能夠很好的分離,我們把每

4、個邊頻當做一個光場研究其相互間的關聯。由于共振熒光的光子數滿足非高斯光子分布,所以共振熒光是非高斯光,判斷其邊頻糾纏的存在需要使用高階判據。根據Shchukin和Vogel提出的部分轉置負定性判據,我們采用四階判據驗證了集合原子共振熒光的兩個邊頻是糾纏的。糾纏源于在系統(tǒng)的自發(fā)參數過程中建立的非經典的量子關聯。
　　 3.原子記憶效應引起的高頻EPR糾纏
　　 當原子的弛豫時間比腔場的弛豫時間長或者兩者可以相比時,原子記憶

5、效應發(fā)生作用。我們研究了由N個雙A型四能級原子組成的混頻系統(tǒng)中的一對斯托克斯(stokes)場和反斯托克斯(anti-Stokes)場的連續(xù)變量糾纏。由于原子記憶效應,這對場的糾纏得到提高,并實現邊頻的Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)糾纏。原子有較長的弛豫時間,當腔場達到穩(wěn)態(tài)時,原子還沒有完成其自發(fā)輻射過程。導致自發(fā)輻射不能對場起到完全反饋的作用。從而就抑制了起伏,加強了關聯,提高糾纏程度。且邊頻EPR糾纏出現的