用于量子存储中噪声滤除的实验研究

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量子通讯作为一种“无条件安全”的新型信息网络传输方式一直倍受瞩目。但是,以携带量子比特的光子在通道传输过程中,同时受到经典噪声和量子噪声的影响,这会引起量子比特的退相干效应,产生一定程度的误码率,导致信号丢失。为了实现量子信号长距离稳定传输,1998年,H.J.Briegel等人首先提出量子中继的理论方案,并在随后几年中,进行了进一步修改与发展。现今,该方案已经成为时下最前沿的研究热点。  量子中继主要包括纠缠制备、量子存储、纠缠钝化和纠缠交换。其中,量子存储是纠缠产生的基础。冷原子系综由于具有集体激发非线性增强效应和较长的自旋波消相干时间,可以显著提高原子记忆的存储寿命。目前,基于冷原子介质的存储方案,国际上通常有两种办法:EIT动力学过程和Raman散射过程。  由于原子中存在多个跃迁能级且在磁场下存在多个Zeeman子能级,因此,在相干光与多能级原子的相互作用过程中极容易出现相近跃迁能级产生的杂散光噪声,且会伴随着频率相近Stokes光子产生的同时,还产生了与之对应的磁敏感自旋波和磁不敏感自旋波。其中,我们需要消除不需要磁敏感跃迁能级的荧光对量子测量的影响。因此,噪声滤除对整个实验成败起到了重要作用。本论文基于多能级原子与相干光场作用机制,进行了多路量子存储及噪声滤除的实验研究,主要包含如下两个部分:  一:介绍了EIT动力学过程和Raman散射过程。基于此,开展长寿命、高恢复效率、高保证度的量子存储和路由分发的实验研究。  二:研究两种光学窄带滤波方案,用于抑制磁敏感波对量子存储测量的影响。  (1)围绕着用于量子存储中噪声滤除的方案研究,先简要介绍F-P标准具基本原理等相关知识,着重分析了非平行F-P标准具对透射带宽和透射效率的影响。研制F-P标准具滤波器并对其性能进行了实验测量与分析。  (2)为了弥补F-P标准具的一些固有缺陷,紧接着研制出不同种类的光学滤波腔;理论出计算激光与滤波腔模式匹配条件。同时,为了节省实验空间的需要,改造了滤波腔的结构,设计了四镜Z型腔和五镜折叠腔。  以上工作为开展长寿命、高保真度的量子存储及为光学窄带滤波器的研制提供一定的理论与实验基础。
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