連續(xù)變量軌道角動(dòng)量糾纏態(tài)的產(chǎn)生與測(cè)量.pdf

1、壓縮態(tài)和糾纏態(tài)作為量子光學(xué)與量子信息領(lǐng)域的核心資源，一直是人們研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)，光的多個(gè)自由度的糾纏越來(lái)越引起了人們的關(guān)注，光場(chǎng)不僅攜帶有與其偏振有關(guān)的自旋角動(dòng)量，而且攜帶有與其空間位相結(jié)構(gòu)相關(guān)的軌道角動(dòng)量，光的軌道角動(dòng)量量子態(tài)拓寬了希爾伯特空間的維度，在超分辨率量子成像，量子計(jì)量以及高維量子信息處理中都有潛在的應(yīng)用，軌道角動(dòng)量壓縮和糾纏態(tài)還能實(shí)現(xiàn)超越量子噪聲極限的轉(zhuǎn)角測(cè)量，并且能與原子相結(jié)合實(shí)現(xiàn)量子信息轉(zhuǎn)換和量子存儲(chǔ)。同時(shí)具有自旋角

2、動(dòng)量糾纏和軌道角動(dòng)量糾纏的超糾纏態(tài)還可以提高量子信道容量，可用于量子超密集編碼，多通道量子信息傳遞等領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　本文主要進(jìn)行了連續(xù)變量軌道角動(dòng)量壓縮態(tài)和糾纏態(tài)的相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)研究，主要內(nèi)容如下:
　　1.首先介紹了光學(xué)參量過(guò)程(OPO)的理論模型以及輸出噪聲特性，進(jìn)一步研究了失諧對(duì)OPO輸出噪聲特性的影響，OPO用來(lái)產(chǎn)生我們所需要的壓縮態(tài)和糾纏態(tài)光場(chǎng)。
　　2.產(chǎn)生軌道角動(dòng)量壓縮和糾纏，需要用到高階

3、模的壓縮和糾纏，為了提高高階模的壓縮度和糾纏度，我們理論分析并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了產(chǎn)生高階模糾纏的最佳泵浦模式，在實(shí)驗(yàn)上利用三種不同的泵浦模式HG00，HG20以及二者的疊加模產(chǎn)生了一階厄米高斯模HG10模的糾纏，通過(guò)比較三種情況下獲得的糾纏證明了利用最佳泵浦模式可以產(chǎn)生最大的糾纏。
　　3.實(shí)驗(yàn)上利用一束HG01模的壓縮態(tài)和一束HG10模的相干態(tài)在98/2分束器上耦合產(chǎn)生了軌道角動(dòng)量壓縮態(tài)，設(shè)計(jì)了一種直接測(cè)量軌道角動(dòng)量斯托克斯分量的測(cè)量裝

4、置，并在實(shí)驗(yàn)上利用此裝置對(duì)產(chǎn)生的軌道角動(dòng)量壓縮態(tài)斯托克斯分量進(jìn)行了直接測(cè)量，并且在龐加萊球上對(duì)產(chǎn)生的軌道角動(dòng)量壓縮態(tài)進(jìn)行了描述。證明了此方案的可行性和有效性。
　　4.實(shí)驗(yàn)上利用加入像散補(bǔ)償裝置的單個(gè)Ⅱ類OPO產(chǎn)生了同時(shí)具有軌道角動(dòng)量糾纏和自旋角動(dòng)量糾纏的連續(xù)變量超糾纏態(tài)，并在龐加萊球上分別對(duì)產(chǎn)生的自旋角動(dòng)量糾纏和軌道角動(dòng)量糾纏進(jìn)行了描述。
　　本文的創(chuàng)新之處有:
　　1.實(shí)驗(yàn)上利用最佳泵浦模式產(chǎn)生了高階模糾纏，證明了