基于四波混频过程的四光束量子关联损耗影响及四组份纠缠态制备研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flish_mh
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纠缠态和压缩态作为量子力学中极其重要的非经典态,对于实现更安全通用的量子通信技术、更强运算能力的量子计算机以及更灵敏的探测有着重要的意义,因此如何制备和操纵这些非经典态一直是科学界的热门课题。近年来,铷原子四波混频过程成为产生压缩态和纠缠态的可行方案之一,本文将基于四波混频系统对量子关联光束和量子纠缠光束进行相关的研究,具体内容分为以下三个部分:1、介绍量子光学中几种常见的光场非经典态,铷原子四波混频过程的发生机制和输入输出关系,同时介绍了相关实验过程的原理、实验探测的手段,为下文的研究提供理论基础。2、由于无法避免的损耗影响,量子关联会在传输过程中受到影响,进而导致信息在传输过程中受到破坏,所以我们在实验上采用了偏振分束器和波片组合的方式对损耗过程进行模拟,专注于级联四波混频过程产生四光束的系统,分别研究了内部损耗和外部损耗情况对四光束量子关联的影响。研究发现四光束间的量子关联性会先随着内部损耗的增加而增强,当内部产生的两孪生光束间的传输效率满足关系:(?),此四光束间的量子关联性最强。同时发现四光束强度差压缩随着外部损耗的增大而增大,这说明外部损耗会破坏四束光之间的量子关联性。该研究结果为通过级联四波混频的方式来制备量子关联光束的实际应用奠定了基础。3、通过将相敏四波混频过程引入到制备多组份纠缠的研究中,提出了制备四组份纠缠光束的新方案,构建了此方案的输出光场正交分量的协方差矩阵,通过计算其部分转置操作后的最小辛本征值,分析了此四组份光束间的纠缠关系,结果表明当所有四波混频的增益都大于1时,此方案的输出光场是一个四组份纠缠态。同时讨论了最小辛本征值随强度增益的变化关系,发现纠缠度随着三个四波混频过程增益的增大而增强。另外分析了该系统协方差矩阵的本征值和本征模,研究表明此系统是由四个独立的压缩模式组成的。我们的研究结果为实验上产生四组份纠缠资源提供了理论支持。
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