光學(xué)參量過程的量子特性與量子測量研究.pdf

1、在近二十年蓬勃發(fā)展起來的量子信息科學(xué)中，以非經(jīng)典光場為研究對象的量子光學(xué)，以其研究對象的獨特性倍受物理學(xué)家的關(guān)注，得到了飛速的發(fā)展。理論和實驗證明，包括壓縮真空場、強(qiáng)度量子關(guān)聯(lián)光場、光子數(shù)壓縮態(tài)光場、量子糾纏態(tài)光場等在內(nèi)的非經(jīng)典光場，在量子測量和量子通訊中發(fā)揮著重要的作用。被廣泛應(yīng)用在量子離物傳態(tài)、量子非破壞測量、量子密集編碼、量子糾纏交換等研究領(lǐng)域中。
　　量子信息處理系統(tǒng)按所利用的量子變量的本征態(tài)具有分離譜或是連續(xù)譜結(jié)構(gòu)，劃分

2、為分離變量與連續(xù)變量兩大類。由二維或一般而言由可數(shù)維Hilbert空間表征的量子變量，稱為分離變量。由無限維Hilbert空間表征的具有連續(xù)譜的量子變量稱為連續(xù)變量。連續(xù)變量和分離變量量子信息各具特色，有著不同應(yīng)用前景。量子信息科學(xué)的研究一般是從分離變量開始，隨后被引入到連續(xù)變量領(lǐng)域。
　　對非經(jīng)典光場尤其對量子糾纏態(tài)光場的制備與操控是量子信息科學(xué)中的一個重要課題，它不僅可用于檢驗量子力學(xué)基本原理，同時為實現(xiàn)量子測量與量子通信提供

3、了重要的物理基礎(chǔ)。應(yīng)用糾纏人們可以完成經(jīng)典物理不可能完成的量子測量與量子通訊領(lǐng)域的研究工作。進(jìn)行多組份糾纏態(tài)光場的研究在建立量子通訊網(wǎng)絡(luò)工作中顯得尤為重要。利用多組份糾纏可以開展量子態(tài)的離物傳態(tài)、可控量子克隆、可控密集編碼及不同量子節(jié)點之間的量子信息傳輸?shù)确矫娴墓ぷ?。并且在量子信息領(lǐng)域逐漸發(fā)揮其更重要的作用
　　本文的研究工作是以連續(xù)變量量子糾纏態(tài)的制備與測量為主要工具展開的，其主要內(nèi)容如下:
　　1.綜述了產(chǎn)生壓縮態(tài)和糾纏

4、態(tài)光場的物理過程，并分別對閾值以下產(chǎn)生的耦合模壓縮也即雙模量子糾纏和閾值以上產(chǎn)生的孿生光束強(qiáng)度差進(jìn)行了介紹。
　　2.闡述了利用兩對完全獨立的孿生光束進(jìn)行強(qiáng)度量子關(guān)聯(lián)傳遞的實驗原理;實驗上使得兩束完全獨立且不同頻率的光束產(chǎn)生了強(qiáng)度量子關(guān)聯(lián)，完成了兩對完全獨立的孿生光束間的關(guān)聯(lián)傳遞。
　　3.實驗探測了運轉(zhuǎn)于閾值之上的非簡并光學(xué)參量振蕩腔產(chǎn)生的孿生光束在時域內(nèi)的關(guān)聯(lián)特性。
　　4.提出了利用二次諧波過程產(chǎn)生連續(xù)變量三組份

5、糾纏光場的理論方案，利用三組份糾纏態(tài)不可分判據(jù)在理論上證明了兩個反射基頻場與產(chǎn)生的倍頻場間的三組份糾纏，分析了閾值以下及閾值以上的三組份糾纏特性，討論了糾纏度與腔的歸一化頻率及泵浦參數(shù)的關(guān)系。
　　5.采用半經(jīng)典方法討論了經(jīng)過調(diào)制以后的相干光場的特性，實驗上采用時域平衡零拍探測技術(shù)，通過量子層析術(shù)，獲得了加調(diào)制的相干光場的Wigner函數(shù)，利用數(shù)據(jù)采集和計算機(jī)數(shù)據(jù)處理的方法，進(jìn)行了量子態(tài)的重構(gòu)。
　　在這些研究工作中，屬創(chuàng)新