連續(xù)變量糾纏態(tài)的制備及其性質(zhì)的理論研究.pdf

1、糾纏反映的是一個(gè)多體量子系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間所存在的非局域的量子關(guān)聯(lián)，它是量子力學(xué)有別于經(jīng)典力學(xué)的基本概念。近年來(lái)有關(guān)連續(xù)變量糾纏態(tài)的制備及其在量子信息處理中的應(yīng)用是量子光學(xué)和量子信息科學(xué)的前沿研究領(lǐng)域。這不僅是因?yàn)閷?duì)于連續(xù)變量糾纏態(tài)性質(zhì)的研究可以用于驗(yàn)證量子力學(xué)的基本原理，而且還由于連續(xù)變量糾纏態(tài)是量子信息處理的基本資源，因此如何制備連續(xù)變量糾纏態(tài)受到人們的廣泛關(guān)注。另一方面，由于體系與周?chē)沫h(huán)境的相互作用而導(dǎo)致的退相干的影響，使得所制

2、備的糾纏態(tài)十分脆弱而難于保存。因此，基于現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件和技術(shù)，如何制備出抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定的、高糾纏度的糾纏源是人們感興趣的問(wèn)題之一。 本文研究了與壓縮真空庫(kù)耦合的光腔中量子點(diǎn)中激子問(wèn)的糾纏。首先，本文討論與單模壓縮庫(kù)耦合的單模腔中單個(gè)量子點(diǎn)中激子和腔場(chǎng)模的性質(zhì)。分析發(fā)現(xiàn)，由于激子和腔場(chǎng)間的線性耦合，使得二者形成量子態(tài)交換，這樣腔場(chǎng)將其壓縮傳遞給激子模，從而使得初態(tài)為真空的激子模形成壓縮；由于輸入非經(jīng)典的壓縮光，線性耦合的激

3、子和腔場(chǎng)可以形成糾纏，且糾纏的性質(zhì)依賴(lài)于輸入壓縮場(chǎng)的性質(zhì)。以此為基礎(chǔ)，本文分別討論了與雙模壓縮真空庫(kù)耦合的兩單模腔中兩量子點(diǎn)中激子間的糾纏，以及與單模壓縮真空庫(kù)耦合的單模腔中多量子點(diǎn)中激子間的糾纏行為。分析發(fā)現(xiàn)，在不考慮系統(tǒng)衰減的情況下，激子間的糾纏性質(zhì)依賴(lài)于腔場(chǎng)初始所處于的壓縮真空態(tài)；在考慮系統(tǒng)衰減的情況下，激子間穩(wěn)態(tài)的糾纏只依賴(lài)于外加壓縮庫(kù)的壓縮性質(zhì)。這里，本文解析證明了對(duì)于線性混合系統(tǒng)，非經(jīng)典性的輸入是系統(tǒng)間形成糾纏的必要條件。

4、 接下來(lái)本文討論了利用非線性光學(xué)過(guò)程產(chǎn)生高糾纏度的明亮糾纏光。首先討論利用級(jí)聯(lián)三能級(jí)原子關(guān)聯(lián)發(fā)射激光來(lái)制備高強(qiáng)度的糾纏光。分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)系統(tǒng)工作在閾值以上時(shí)，在短時(shí)區(qū)域內(nèi)能夠產(chǎn)生光強(qiáng)較大的糾纏光場(chǎng)；在強(qiáng)激光驅(qū)動(dòng)場(chǎng)條件下，系統(tǒng)等效于非簡(jiǎn)并的光學(xué)參量下轉(zhuǎn)換，腔中的最大的雙模壓縮只能到達(dá)真空漲落的50％，并且腔場(chǎng)處于混合的糾纏態(tài)?；诖耸聦?shí)，本文研究了通過(guò)量子反饋來(lái)提高非簡(jiǎn)并光學(xué)參量下轉(zhuǎn)換在腔中產(chǎn)生的糾纏以及糾纏態(tài)的純度。分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)于非

5、鎖相的非簡(jiǎn)并參量下轉(zhuǎn)換，反饋可以使腔場(chǎng)處于純的最大糾纏態(tài)；而在鎖相的情況下，反饋可以有效的提高腔場(chǎng)的糾纏，雙模壓縮以及腔場(chǎng)態(tài)的純度。本文也討論了利用光腔中 Kerr 非線性耦合器來(lái)制備三模完全不可分的高強(qiáng)度的糾纏光。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)線性化處理，發(fā)現(xiàn)此系統(tǒng)可以產(chǎn)生高強(qiáng)度的糾纏光。最后本文研究了利用光腔中囚禁的二能級(jí)離子來(lái)相干制備糾纏光源。首先討論在激光場(chǎng)與原子共振躍遷頻率大失諧的情況下，通過(guò)絕熱消除離子激發(fā)態(tài)，得到了兩腔場(chǎng)模與聲子模分別形成類(lèi)似