三組份偏振糾纏光場(chǎng)的制備及三原子系綜之間量子糾纏的實(shí)現(xiàn).pdf

1、當(dāng)前量子網(wǎng)絡(luò)已成為量子信息領(lǐng)域的一個(gè)熱門(mén)課題，通常一個(gè)實(shí)用化的量子網(wǎng)絡(luò)包括由光纖等構(gòu)成的量子信息傳輸通道以及由原子系綜、離子系統(tǒng)等構(gòu)成的量子節(jié)點(diǎn)。光場(chǎng)是量子信息傳輸?shù)睦硐胼d體，是實(shí)現(xiàn)量子節(jié)點(diǎn)間信息傳遞的基礎(chǔ)，所以要構(gòu)造一個(gè)真正的量子網(wǎng)絡(luò)，首先需要制備能與量子節(jié)點(diǎn)相互作用的非經(jīng)典態(tài)光場(chǎng)。由Stokes算符描述的偏振壓縮態(tài)以及偏振糾纏態(tài)光場(chǎng)可以方便的和原子自旋算符對(duì)應(yīng)，且其測(cè)量方式簡(jiǎn)單，是構(gòu)造量子網(wǎng)絡(luò)的理想信息載體之一。量子中繼是延伸量子信

2、息網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)有效手段，而高效穩(wěn)定的量子存儲(chǔ)是實(shí)現(xiàn)量子中繼的基礎(chǔ)。為此，在攻讀博士學(xué)位期間，主要開(kāi)展了以下兩部分研究工作:首先進(jìn)行與銣原子D1線相匹配的連續(xù)變量非經(jīng)典光場(chǎng)的制備研究，分別制備了795nm的偏振壓縮光場(chǎng)及偏振糾纏光場(chǎng)，為開(kāi)展光與原子相互作用研究提供了必須的量子資源。然后利用電磁感應(yīng)透明效應(yīng)(EIT)執(zhí)行非經(jīng)典光場(chǎng)的量子存儲(chǔ)，我們將三組份糾纏光場(chǎng)的三個(gè)子模分別存儲(chǔ)在三個(gè)空間分離的銣原子系綜中，在三個(gè)銣原子系綜之間建立了量子糾纏

3、，之后又將被存儲(chǔ)的糾纏變換回三個(gè)獨(dú)立的量子通道中，完成糾纏檢測(cè)。我們的方案可以直接擴(kuò)展至建立更多量子節(jié)點(diǎn)之間的糾纏，為構(gòu)建實(shí)用化量子網(wǎng)絡(luò)提供了一種可行方案。
　　本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.為制備與銣原子系綜對(duì)應(yīng)的非經(jīng)典光場(chǎng)，我們首先建立了外腔倍頻系統(tǒng)，用1W的基頻光泵浦，獲得了380mW的波長(zhǎng)為398nm的紫外激光，并利用熱輻射擴(kuò)散模型量化了熱效應(yīng)的作用。被獲得的紫外激光為非經(jīng)典光場(chǎng)產(chǎn)生提供了泵浦源。
　　2.

4、利用398nm紫外光場(chǎng)泵浦兩個(gè)非簡(jiǎn)并光學(xué)參量放大器(DOPA)得到兩束波長(zhǎng)為795nm的正交振幅壓縮態(tài)光場(chǎng)，經(jīng)分束器和偏振棱鏡線性變換，通過(guò)對(duì)入射光場(chǎng)的位相控制，分別得到與銣原子D1線對(duì)應(yīng)的偏振壓縮態(tài)光場(chǎng)和兩組份偏振糾纏態(tài)光場(chǎng)。
　　3.利用三個(gè)DOPA分別產(chǎn)生兩束正交振幅壓縮態(tài)光場(chǎng)和一束正交位相壓縮態(tài)光場(chǎng)。將三束壓縮態(tài)光場(chǎng)及三束相干態(tài)光場(chǎng)在特別設(shè)計(jì)的分束器網(wǎng)絡(luò)上耦合，第一次實(shí)驗(yàn)制備了連續(xù)變量三組份偏振糾纏態(tài)光場(chǎng)。
　　4.

5、利用電磁感應(yīng)透明效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了三組份糾纏態(tài)光場(chǎng)在三個(gè)彼此距離2.6米的銣原子系綜中的存儲(chǔ)，建立了三個(gè)原子系綜間的量子糾纏。之后，又執(zhí)行了被存儲(chǔ)糾纏到三個(gè)光學(xué)通道的受控釋放，通過(guò)對(duì)釋放光場(chǎng)的糾纏檢測(cè)，證實(shí)了糾纏存儲(chǔ)。
　　主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為:
　　1.第一次制備了與銣原子D1線對(duì)應(yīng)的明亮的連續(xù)變量偏振壓縮態(tài)光場(chǎng)，該光場(chǎng)采用直接零差探測(cè)，便于實(shí)際應(yīng)用。
　　2.實(shí)驗(yàn)制備了與銣原子D1線匹配的連續(xù)變量?jī)山M份和三組份偏振糾纏態(tài)光場(chǎng)，為實(shí)