【摘要】：多關(guān)聯(lián)光束甚至多組份糾纏態(tài)不僅對于量子效應(yīng)的驗(yàn)證還是對于量子技術(shù)的未來應(yīng)用都是非常重要的,它們本身既是量子光學(xué)與原子分子物理的一個(gè)重要研究課題,又是探索這些研究方向不可或缺的工具。非局域性和量子糾纏等量子現(xiàn)象的驗(yàn)證都需要用到多組份糾纏態(tài),因此制備多關(guān)聯(lián)光束和多組份糾纏態(tài)是一項(xiàng)非常重要的研究課題。本論文主要介紹以下四個(gè)工作:(1)我們采用相干調(diào)制鎖定技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)非線性干涉儀的位相鎖定。相比于以前的鎖定技術(shù),我們主要有兩方面的創(chuàng)新:(A)鎖定了三束光之間的相對相位,以前的都是兩束光情況;(B)鎖定了一個(gè)非線性干涉儀的內(nèi)部相位。(2)我們在理論上討論了一個(gè)實(shí)驗(yàn)上容易實(shí)現(xiàn)的級聯(lián)四波混頻過程產(chǎn)生三組份糾纏態(tài)的可能性。我們通過計(jì)算三束光的協(xié)方差矩陣和糾纏判據(jù)的違反來證實(shí)系統(tǒng)中確實(shí)存在三組份糾纏態(tài),例如兩條件糾纏判據(jù),單條件糾纏判據(jù),最優(yōu)單條件糾纏判據(jù),部分轉(zhuǎn)置保持正定判據(jù)。我們還用Duan-Giedke-Cirac-Zoller判據(jù)和部分轉(zhuǎn)置保持正定判據(jù)去分析系統(tǒng)中可能存在的兩組份糾纏。我們發(fā)現(xiàn)三組份糾纏和兩組份糾纏中的兩對在全增益空間內(nèi)都是存在的。在不同糾纏判據(jù)下的糾纏性質(zhì)被詳細(xì)的討論。我們的結(jié)果為基于級聯(lián)四波混頻過程的多組份糾纏的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用開辟了道路。(3)我們理論上刻畫了產(chǎn)生于級聯(lián)四波混頻過程中的多關(guān)聯(lián)光束中的成對關(guān)聯(lián)。在這個(gè)系統(tǒng)里成對量子關(guān)聯(lián)可以被強(qiáng)度差壓縮度所刻畫。在不同級聯(lián)四波混頻過程中的所有成對的量子關(guān)聯(lián)都被詳細(xì)的討論并且預(yù)測了其中的排斥效應(yīng)。我們也把這些理論預(yù)測應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)上,發(fā)現(xiàn)理論和實(shí)驗(yàn)在一定程度上是吻合的。我們的研究為級聯(lián)四波混頻過程中量子態(tài)的分類和應(yīng)用開辟了道路。(4)基于一個(gè)空間結(jié)構(gòu)的四波混頻過程,我們實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了多模量子光源的一步集成。在這個(gè)過程中,注入光被放大,三個(gè)探測光和兩個(gè)閑置光同時(shí)被產(chǎn)生,測量的四光和六光之間的強(qiáng)度差壓縮度分別為-4.1±0.1 dB和-4.7±0.1 dB。產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)多光束空間上是自然分離的,這對于量子通訊是非常重要的。我們的方案緊湊,簡單,相位不敏感,非常容易集成到大尺度的量子關(guān)聯(lián)模式。
[Abstract]:Multi-correlated beams and even multi-component entangled states are very important not only for the verification of quantum effect but also for the future application of quantum technology. They are an important research topic in quantum optics and atomic and molecular physics. It is also an indispensable tool to explore these research directions. Multicomponent entangled states are required for the verification of nonlocality and quantum entanglement, so the preparation of multi-correlated beams and multi-component entangled states is a very important research topic. This paper mainly introduces the following four works: (1) We use coherent modulation locking technique to realize phase locking of a nonlinear interferometer. Compared with the previous locking technology, we mainly have two innovative: (A) locked the relative phase between the three beams of light, the previous two beams of light; (B) locks the internal phase of a nonlinear interferometer. (2) We theoretically discuss the possibility of a three-component entangled state generated by a cascaded four-wave mixing process that is easily realized experimentally. By calculating the covariance matrix of three beams of light and the violation of entanglement criterion, we prove that there are three components of entangled states in the system, such as two-condition entanglement criterion, single-condition entanglement criterion and optimal single-condition entanglement criterion. The partial transpose maintains a positive definite criterion. We also use Duan-Giedke-Cirac-Zoller criterion and partial transpose preserving positive definite criterion to analyze the possible entanglement of two components in the system. We find that two pairs of three-component entanglement and two-component entanglement exist in full gain space. The entanglement properties under different entanglement criteria are discussed in detail. Our results open the way for the realization and application of multicomponent entanglement based on cascaded four-wave mixing process. (3) We characterize the pairwise correlation of multi-correlation beams generated in cascade four-wave mixing process theoretically. In this system, the pairwise quantum correlation can be described by the intensity difference squeezing degree. All pairwise quantum correlations in different cascaded four-wave mixing processes are discussed in detail and their repulsive effects are predicted. We also apply these theoretical predictions to experiments and find that the theory is consistent with the experiment to some extent. Our research opens the way for the classification and application of quantum states in the cascade four-wave mixing process. (4) based on a space-structured four-wave mixing process, we have experimentally realized the one-step integration of multi-mode quantum light sources. During this process, the injected light is amplified and three probe and two idle light are generated simultaneously. The intensity difference compressibility between the four and six light measured is -4.1 鹵0.1 dB and -4.7 鹵0.1 dB., respectively. The resulting multiple beams are naturally separated in space, which is very important for quantum communication. Our scheme is compact, simple, phase insensitive and easy to integrate into large scale quantum correlation models.
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O431.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;中國科大首次發(fā)現(xiàn)量子關(guān)聯(lián)可以不被環(huán)境破壞[J];中國科技信息;2010年11期

2 ;中國科學(xué)技術(shù)大學(xué):首次發(fā)現(xiàn)量子關(guān)聯(lián)可以不被環(huán)境破壞 首次在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了過氧化物的存在[J];安徽科技;2010年05期

3 許金時(shí);李傳鋒;張永生;郭光燦;;量子關(guān)聯(lián)[J];物理;2010年11期

4 桂衛(wèi)軍;江民斌;;一類X-態(tài)量子關(guān)聯(lián)的幾何測量[J];量子電子學(xué)報(bào);2011年04期

5 王飛;肖明;;非絕熱消除條件下輸出邊頻量子關(guān)聯(lián)[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2012年12期

6 樊開明;張國鋒;;阻尼Jaynes-Cummings模型中兩原子的量子關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)[J];物理學(xué)報(bào);2013年13期

7 席政軍;李永明;;測量誘發(fā)的關(guān)聯(lián)分布[J];中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2013年09期

8 周濤;龍桂魯;傅雙雙;駱順龍;;量子關(guān)聯(lián)簡介[J];物理;2013年08期

9 張國鋒;;固態(tài)格點(diǎn)自旋體系中的量子關(guān)聯(lián)[J];物理;2013年08期

10 杜少將;夏云杰;滿忠曉;張英杰;段德洋;;基于弱測量操作下的量子關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)及關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)移[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2013年11期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王X;張秀婷;崔亮;楊磊;李小英;;便攜式全光纖量子關(guān)聯(lián)光源[A];第十五屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會報(bào)告摘要集[C];2012年

2 榮星;王梓翔;金芳洲;耿建培;馮鵬博;徐南洋;王亞;居琛勇;石名俊;杜江峰;;固體體系中基于量子失諧的無糾纏量子關(guān)聯(lián)的研究[A];第十七屆全國波譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

3 胡雪元;;局域信道的量子關(guān)聯(lián)產(chǎn)生能力[A];第十六屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會報(bào)告摘要集[C];2014年

4 劉金明;郭慧;張成杰;C.H.Oh;;噪聲環(huán)境下三體類W態(tài)的量子關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)[A];第十五屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會報(bào)告摘要集[C];2012年

5 崔亮;楊磊;李小英;;基于光子晶體光纖的量子關(guān)聯(lián)光子對[A];第十三屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會論文摘要集[C];2008年

6 何瓊毅;王猛;龔旗煌;;連續(xù)變量多體系統(tǒng)中的量子關(guān)聯(lián)及其應(yīng)用探討[A];第十六屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會報(bào)告摘要集[C];2014年

7 李艷杰;劉金明;;極性分子擺動(dòng)態(tài)的三體量子關(guān)聯(lián)特性[A];第十六屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會報(bào)告摘要集[C];2014年

8 樊開明;張國鋒;;T-C模型中兩原子量子關(guān)聯(lián)與量子糾纏的分析[A];第十六屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會報(bào)告摘要集[C];2014年

9 郭苗軍;周海濤;王丹;張俊香;朱詩堯;;銫原子汽室中頻差18.4GHz量子關(guān)聯(lián)的產(chǎn)生[A];第十六屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會報(bào)告摘要集[C];2014年

10 荊杰泰;;利用級聯(lián)四波混頻過程產(chǎn)生量子關(guān)聯(lián)多光束的實(shí)驗(yàn)研究（英文）[A];第十六屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會報(bào)告摘要集[C];2014年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 記者 吳長鋒;中國科大首次發(fā)現(xiàn)量子關(guān)聯(lián)可以不被環(huán)境破壞[N];科技日報(bào);2010年

2 記者 吳長鋒 通訊員 楊保國;經(jīng)典噪聲環(huán)境存在量子關(guān)聯(lián)恢復(fù)現(xiàn)象[N];科技日報(bào);2013年

3 記者 李陳續(xù) 通訊員 楊保國;我科學(xué)家觀測到經(jīng)典噪聲環(huán)境中量子關(guān)聯(lián)恢復(fù)現(xiàn)象[N];光明日報(bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 郭苗軍;銫原子系統(tǒng)中量子關(guān)聯(lián)及光子晶體特性的實(shí)現(xiàn)[D];山西大學(xué);2014年

2 劉思遠(yuǎn);多體系統(tǒng)中的量子關(guān)聯(lián)分配及相關(guān)問題[D];西北大學(xué);2015年

3 徐玉良;自旋系統(tǒng)量子關(guān)聯(lián)與量子相變[D];曲阜師范大學(xué);2015年

4 王國友;開放系統(tǒng)的量子非馬爾科夫性和量子關(guān)聯(lián)[D];湖南師范大學(xué);2015年

5 張超;基于高保真度多光子糾纏源的量子關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

6 金芳洲;基于自旋體系的量子關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

7 郭有能;經(jīng)典噪聲環(huán)境下量子系統(tǒng)的量子關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)[D];湖南師范大學(xué);2015年

8 杜少將;量子關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)演化及其優(yōu)化調(diào)控[D];曲阜師范大學(xué);2015年

9 王冬梅;腔QED和超導(dǎo)量子比特系統(tǒng)中的幾何量子關(guān)聯(lián)的控制[D];浙江大學(xué);2016年

10 武少雄;量子關(guān)聯(lián)及量子開放系統(tǒng)量子特性的理論研究[D];大連理工大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 梁樹琴;粒子在格點(diǎn)環(huán)上的量子行走[D];山西大學(xué);2014年

2 岑學(xué)琴;關(guān)于量子系綜對和量子系綜序列量子關(guān)聯(lián)性的研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

3 王紅麗;銫原子介質(zhì)中受激拉曼四波混頻增益的實(shí)驗(yàn)研究[D];山西大學(xué);2015年

4 馬凌宇;高斯量子discord的遠(yuǎn)程傳輸[D];山西大學(xué);2015年

5 李衛(wèi)東;耗散電路量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中量子關(guān)聯(lián)的研究[D];江西師范大學(xué);2015年

6 溫蘇菁;非均勻海森堡自旋鏈量子關(guān)聯(lián)的控制與傳輸研究[D];江西師范大學(xué);2015年

7 李欣;自旋鏈系統(tǒng)中的量子關(guān)聯(lián)研究[D];山西大學(xué);2014年

8 王琳;開放系統(tǒng)的量子關(guān)聯(lián)和相干性的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

9 楊振華;雙模連續(xù)態(tài)量子關(guān)聯(lián)的度量[D];大連理工大學(xué);2015年

10 范為;開放系統(tǒng)中量子關(guān)聯(lián)的理論研究[D];浙江大學(xué);2015年

，

本文編號：2392412