量子光學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)中最重要的學(xué)科之一。其中,量子關(guān)聯(lián)是一種非常有價值的非經(jīng)典效應(yīng),對量子光學(xué)具有重要的科學(xué)意義。量子關(guān)聯(lián)光束由于降低了量子噪聲,可以顯著改善系統(tǒng)的性能。因此,量子關(guān)聯(lián)光束被廣泛應(yīng)用于量子通訊和量子精密測量領(lǐng)域。近年來,四波混頻過程被證明是一種產(chǎn)生量子關(guān)聯(lián)光束的有效手段。這種四波混頻過程在產(chǎn)生量子關(guān)聯(lián)光束上有許多優(yōu)點。首先,由于產(chǎn)生的量子關(guān)聯(lián)光束具有空間多模的性質(zhì),因此可以在空間域中很好地分離。其次,由于四波混頻過程的強非線性,這個過程不需要光學(xué)腔。第三,這種四波混頻被證明是一種接近量子極限的低噪聲放大器。因此,基于這些優(yōu)點,四波混頻過程被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)生強量子關(guān)聯(lián)和搭建光學(xué)干涉儀。本文主要介紹利用四波混頻過程產(chǎn)生量子關(guān)聯(lián)光束以及利用其產(chǎn)生的光束搭建光學(xué)干涉儀。具體將從以下四個方面介紹:1、我們在實驗上利用干涉效應(yīng),在連續(xù)變量量子體系中實現(xiàn)了兩光束間量子關(guān)聯(lián)的增強。通過利用干涉效應(yīng),我們將非相敏四波混頻產(chǎn)生的兩光束強度差壓縮從8.97±0.24 dB或者8.76±0.26 dB增強到10.13±0.21 dB。這也是四波混頻產(chǎn)生光束的強度差關(guān)聯(lián)首次突破10 dB。另外,我... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

壓縮源

華東師范大學(xué)博士學(xué)位論文3年成功實現(xiàn)了13.2dB壓縮度的壓縮態(tài)[9]，如圖1.1(b)所示。壓縮態(tài)由于其對量子噪聲的抑制，被廣泛的應(yīng)用于量子精密測量領(lǐng)域。H.J.Kimble教授團隊在1987年成功利用壓縮態(tài)注入突破了Mach-Zehnder(MZ)干涉儀的測量靈敏度極限[10]。之后，壓縮態(tài)被用來突破各種傳統(tǒng)干涉儀的測量靈敏度極限[11-13]。其中最重要一項應(yīng)用是壓縮態(tài)可以顯著地提高激光干涉引力波天文臺(LIGO)的探測靈敏度[14-16]。圖1.2(a)給出了壓縮態(tài)提高LIGO探測靈敏度的實驗裝置[14]。另外，2010年，M.W.Mitchell教授團隊利用壓縮態(tài)使得光學(xué)磁力計的靈敏度提升了3.2dB[17]。2018年，U.L.Andersen教授團隊利用壓縮態(tài)成功將光機磁力儀的探測靈敏度提升了20%[18]，如圖1.2(b)所示。除此之外，壓縮態(tài)還被用于激光束定位[19,20]、旋轉(zhuǎn)角測量[21]和時間傳輸[22]。其中壓縮態(tài)用于激光束定位[19](時間傳輸[22])的實驗裝置如圖1.2(c)[1.2(d)]所示�？偟膩碚f，壓縮態(tài)對于量子精密測量領(lǐng)域至關(guān)重要，它的提升作用幾乎覆蓋了整個量子精密測量領(lǐng)域。因此，在盡可能多的體系中實現(xiàn)高壓縮度的壓縮態(tài)對于量子精密測量領(lǐng)域十分關(guān)鍵。圖1.2壓縮態(tài)的應(yīng)用。(a)LIGO探測靈敏度的提升[14]。(b)光機磁力計的探測靈敏度提升[18]。(c)激光束定位[19]。(d)時間傳輸[22]。

華東師范大學(xué)博士學(xué)位論文41.2.2糾纏態(tài)在連續(xù)變量領(lǐng)域，另一種非常重要的非經(jīng)典態(tài)是糾纏態(tài)。1992年，連續(xù)變量EPR糾纏態(tài)第一次被H.J.Kimble教授團隊實驗證明[23]。在2000年，Lu-MingDuan教授和R.Simon教授首次提出了連續(xù)變量系統(tǒng)的糾纏判據(jù)[24,25]。之后，兩組份EPR糾纏態(tài)開始在實驗上被廣泛實現(xiàn)[26,27]。隨著時間的發(fā)展，產(chǎn)生多模量子糾纏態(tài)成為很多研究組關(guān)注的課題。2003年，通過使用線性光學(xué)分束器將兩組份EPR糾纏態(tài)進行線性變換，彭堃墀教授團隊首次實現(xiàn)了三組份糾纏態(tài)[28]，如圖1.3(a)所示。這個工作為以后使用線性光學(xué)分束器產(chǎn)生更多組份糾纏態(tài)奠定了堅實的基矗同樣在2003年，A.Furusawa教授團隊使用線性光學(xué)分束器也產(chǎn)生了三組份糾纏態(tài)[29]。之后，彭堃墀教授團隊在2007年使用線性光學(xué)分束器成功實現(xiàn)了四組份簇態(tài)[30]。2012年，彭堃墀教授團隊成功實現(xiàn)了八組份簇態(tài)[31]。通過使用線性光學(xué)分束器來產(chǎn)生多模量子糾纏會引入分束器網(wǎng)絡(luò)以及一定的光學(xué)傳輸損耗，因此在一定程度上限制了其產(chǎn)生多模量子糾纏的數(shù)量和質(zhì)量。在2013年，A.Furusawa教授團隊通過引入時間圖1.3通過不同技術(shù)實現(xiàn)多組份糾纏。(a)線性分束產(chǎn)生三組份糾纏態(tài)[28]。(b)時間復(fù)用糾纏態(tài)[32]。(c)兩維時間復(fù)用糾纏態(tài)[33]。(d)頻率復(fù)用糾纏態(tài)[35]。


本文編號：3380531