發(fā)布時間：2022-01-04 20:38

　　連續(xù)變量糾纏是量子信息學科的重要資源之一,具有經(jīng)典光場所不具備的量子關聯(lián)特性,進一步保證了信息通訊的有效性和安全性,已經(jīng)被廣泛應用到多個方面,如量子密碼,量子密鑰分發(fā),量子隱形傳態(tài),量子計量等。近年來,空間多模糾纏,由于在空間量子信息中的潛在價值,引起了研究者更大的興趣。這種類型的糾纏,基于光場的空間模,拓展了糾纏態(tài)光場的空間自由度,提供了光場在空間物理量上的量子糾纏特性,如位置-動量糾纏,軌道角動量糾纏等,具有廣泛的應用前景。一方面,以不同的空間模作為量子信道,使得糾纏具有了信息并行傳輸和處理的能力,極大提高了信道容量和量子計算效率,可適用于量子超密集編碼和多通道量子計算等領域。另一方面,高階的空間模具有比基模更為復雜的空間分布,因此對空間的信息具有更好的靈敏度,利用空間非經(jīng)典光場可以實現(xiàn)如位移,傾角,轉角等空間物理量的精密測量,以及超分辨率的量子成像,還可以用來與原子相互作用實現(xiàn)量子態(tài)的傳遞。本文主要研究了連續(xù)變量空間多模糾纏的相關理論和實驗,主要內容如下:1.理論上分析了泵浦場空間分布與連續(xù)變量高階橫模糾纏以及連續(xù)變量軌道角動量糾纏之間的關系,實驗上通過優(yōu)化泵浦空間結構,在較低泵... 

【文章來源】：山西大學山西省

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

光場量子態(tài)的相空間表征（a）真空態(tài)，（b）正交相位真空壓縮態(tài)，（c）正交振幅真空壓縮態(tài)（d）相干態(tài)，（e）正交相位明亮壓縮態(tài)，（d）正交振幅明亮壓縮態(tài)為了更直觀的認識光場量子態(tài)，我們在圖1.1中給出真空態(tài)，相干態(tài)和幾種常見

1 221 20 X XY Y 1 221 20 Y YX X (1.14)或 21 221 2 0 X XY Y 21 221 2 0 Y YX X (1.15)目前實驗上產(chǎn)生連續(xù)變量 EPR 糾纏的方案主要有多種：一種基于兩個 OPA 產(chǎn)生兩個正交分量壓縮光，將兩束壓縮光在 50/50 分束器上進行耦合來產(chǎn)生[8-10]，如圖 1.2左圖所示。目前基于該方案產(chǎn)生的最大糾纏為 10dB[15]。另一種是通過非簡并光學參量振蕩器（NOPO）直接產(chǎn)生[7, 11-13]，一束頻率為p 的泵浦光通過一塊 II 類非線性晶體，產(chǎn)生一束頻率為s 的信號光和一束頻率為i 的閑置光，這兩束下轉換光就是一對 EPR 糾纏光，如圖 1.2 右圖所示。目前基于該方案產(chǎn)生的最大糾纏為 8.4 dB[16]。此外，連續(xù)變量 EPR 糾纏還可以通過三階克爾效應[14]，四波混頻過程等過程產(chǎn)生。

G R z z z為基模高斯光束的 Gouy 相位。圖1.3為同一基矢下不同階厄米高斯模的強度分布和位相分布圖，可以看出，下標n，m分別對應光斑在x，y方向的節(jié)點數(shù)，N=n+m為模式階數(shù)。隨著n，m的增加，模的光斑大小增加。對于基模，場振幅滿足高斯分布，光強呈中心最強，并向邊緣逐漸減弱。橫向平面波上的所有的點都是等相位面。對于高階厄米高斯模

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Generation of a continuous-variable quadripartite cluster state multiplexed in the spatial domain[J]. CHUNXIAO CAI,LONG MA,JUAN LI,HUI GUO,KUI LIU,HENGXIN SUN,RONGGUO YANG,JIANGRUI GAO.  Photonics Research. 2018(05)



本文編號：3569020