1、irab-論文塩表吉欣光學(xué)參量過程的量子特性與量子測量研究【摘要】 ： 在近二十年蓬勃發(fā)展起來的量子信息科學(xué)中，以非經(jīng)典光場 為研究對象的量子光學(xué)，以其研究對象的獨(dú)特性倍受物理學(xué)家的關(guān)注, 得到了飛速的發(fā)展。理論和實(shí)驗(yàn)證明，包括壓縮真空場、強(qiáng)度量子關(guān) 聯(lián)光場、光子數(shù)壓縮態(tài)光場、量子糾纏態(tài)光場等在內(nèi)的非經(jīng)典光場 , 在量子測量和量子通訊中發(fā)揮著重要的作用。 被廣泛應(yīng)用在量子離物 傳態(tài)、量子非破壞測量、量子密集編碼、量子糾纏交換等研究領(lǐng)域中。 量子信息處理系統(tǒng)按所利用的量子變量的本征態(tài)具有分離譜或是連 續(xù)譜結(jié)構(gòu)，劃分為分離變量與連續(xù)變量兩大類。由二維或一般而言由 可數(shù)維 Hilbert 空間表征的

2、量子變量，稱為分離變量。由無限維 Hilbert 空間表征的具有連續(xù)譜的量子變量稱為連續(xù)變量。連續(xù)變量和分離變量量子信息各具特色，有著不同應(yīng)用前景。量子信息科學(xué)的研究一般 是從分離變量開始，隨后被引入到連續(xù)變量領(lǐng)域。對非經(jīng)典光場尤其 對量子糾纏態(tài)光場的制備與操控是量子信息科學(xué)中的一個重要課題 , 它不僅可用于檢驗(yàn)量子力學(xué)基本原理，同時為實(shí)現(xiàn)量子測量與量子通 信提供了重要的物理基礎(chǔ)。應(yīng)用糾纏人們可以完成經(jīng)典物理不可能完 成的量子測量與量子通訊領(lǐng)域的研究工作。 進(jìn)行多組份糾纏態(tài)光場的 研究在建立量子通訊網(wǎng)絡(luò)工作中顯得尤為重要。 利用多組份糾纏可以 開展量子態(tài)的離物傳態(tài)、可控量子克隆、可控密集編碼及

3、不同量子節(jié) 點(diǎn)之間的量子信息傳輸?shù)确矫娴墓ぷ?。并且在量子信息領(lǐng)域逐漸發(fā)揮 其更重要的作用本文irab-論文塩表吉欣的研究工作是以連續(xù)變量量子糾纏態(tài)的制備與測量為主要工具展開的，其主要內(nèi)容如下:1.綜述了產(chǎn)生壓縮態(tài)和糾纏 態(tài)光場的物理過程，并分別對閾值以下產(chǎn)生的耦合模壓縮也即雙模量 子糾纏和閾值以上產(chǎn)生的孿生光束強(qiáng)度差進(jìn)行了介紹。2闡述了利用兩對完全獨(dú)立的孿生光束進(jìn)行強(qiáng)度量子關(guān)聯(lián)傳遞的實(shí)驗(yàn)原理；實(shí)驗(yàn)上使得兩束完全獨(dú)立且不同頻率的光束產(chǎn)生了強(qiáng)度量子關(guān)聯(lián)，完成了兩對完全獨(dú)立的孿生光束間的關(guān)聯(lián)傳遞。3實(shí)驗(yàn)探測了運(yùn)轉(zhuǎn)于閾值之上 的非簡并光學(xué)參量振蕩腔產(chǎn)生的孿生光束在時域內(nèi)的關(guān)聯(lián)特性。4提出了利用二次諧波

4、過程產(chǎn)生連續(xù)變量三組份糾纏光場的理論方案，利用三組份糾纏態(tài)不可分判據(jù)在理論上證明了兩個反射基頻場與產(chǎn)生 的倍頻場間的三組份糾纏，分析了閾值以下及閾值以上的三組份糾纏 特性，討論了糾纏度與腔的歸一化頻率及泵浦參數(shù)的關(guān)系。5采用半經(jīng) 典方法討論了經(jīng)過調(diào)制以后的相干光場的特性，實(shí)驗(yàn)上采用時域平衡零拍探測技術(shù)，通過量子層析術(shù)，獲得了加調(diào)制的相干光場的Wigner函數(shù)，利用數(shù)據(jù)采集和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的方法，進(jìn)行了量子態(tài)的重構(gòu)。在這些研究工作中，屬創(chuàng)新性的工作有:1.對運(yùn)轉(zhuǎn)于閾值以上的非簡并 光學(xué)參量振蕩腔產(chǎn)生的孿生光束進(jìn)行了時域內(nèi)強(qiáng)度量子關(guān)聯(lián)的測量。2在理論上提出了利用二次諧波過程產(chǎn)生連續(xù)變量雙色三組份糾

5、纏 態(tài)的方案，得到的輸出光場具有不同的波長，并且分析了其實(shí)驗(yàn)可行 性。3.對加調(diào)制的相干光場進(jìn)行了量子態(tài)的重構(gòu)，通過解調(diào)使調(diào)制信號 從重構(gòu)的 Wigner 函數(shù)中體現(xiàn)出來?！娟P(guān)鍵詞】：光學(xué)參量振蕩器孿生 光束連續(xù)變量三組份糾纏態(tài)二類倍頻irab-論文塩表吉欣【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)【學(xué)位級別】：博士【學(xué)位授予年份】：2009【分類號】：0431.2【目錄】 ： 目錄 4-7Contents7-9 中文摘要 9-11Abstract11-13 第一章緒 論13-251.1 引言 13-141.2 光場的壓縮 14-171.2.1 壓縮特性 14-161.2.2 壓縮態(tài)光場的應(yīng)用 16-171.

6、3 量子糾纏 17-221.3.1 糾纏 17-181.3.2 連續(xù) 變量EPR 糾纏態(tài) 18-201.3.3 連續(xù)變量多組份糾纏態(tài) 20-211.3.4 糾纏態(tài) 的應(yīng)用21-221.4 本文的主要工作 22-25 第二章非簡并光學(xué)參量振蕩器 及其非經(jīng)典特性研究 25-432.1 引言 252.2NOPO 腔的理論 25-382.2.1 光場的正交分量及其歸一化噪聲功率譜25-282.2.2NOPO 腔的量子朗之萬方程及穩(wěn)態(tài)解 28-312.2.3 閾值以下 NOPO 輸出場的非經(jīng)典特性31-342.2.4 閾值以上 NOPO 產(chǎn)生的孿生光束的非經(jīng)典特性34-382.3NOPO 產(chǎn)生非經(jīng)典光場

7、的探測 38-412.3.1NOPO 腔產(chǎn)生雙模 壓縮真空態(tài)的探測 38-392.3.2 孿生光束強(qiáng)度差壓縮的探測 39-412.4 本 章小結(jié) 41-43 第三章強(qiáng)度量子關(guān)聯(lián)孿生光束的產(chǎn)生與關(guān)聯(lián)傳遞 43-593.1 引言43-443.2 孿生光束的產(chǎn)生 44-473.3 利用孿生光束進(jìn)行強(qiáng) 度量子關(guān)聯(lián)傳遞47-543.3.1 強(qiáng)度量子關(guān)聯(lián)傳遞的理論 47-523.3.2 強(qiáng)度量子關(guān)聯(lián)傳遞的實(shí)驗(yàn) 52-543.4 利用孿生光束進(jìn)行時域內(nèi)關(guān)聯(lián)的測量irab-論文塩表吉欣54-573.5 本章小結(jié) 57-59 第四章連續(xù)變量雙色三組份糾纏態(tài)的產(chǎn)生59-774.1 引言 59-604.2 三共振H

8、類倍頻過程的非經(jīng)典特性60-69421II 類倍頻的朗之萬方程及其穩(wěn)態(tài)解 61-644.2.2 反射泵浦場與倍頻場的正交分量噪聲譜64-664.2.3 反射泵浦場的壓縮與倍頻場的壓縮66-694.3 三組份糾纏光場的判定及噪聲關(guān)聯(lián)譜69-734.3.1 閾值以下70-714.3.2 閾值以上 71-734.4 實(shí)驗(yàn)可行性分析與設(shè)計(jì) 73-744.5 本章小結(jié) 74-77 第五章相位調(diào)制相干態(tài)的測量與重構(gòu)77-935.1 引言 77-785.2量子力學(xué)的相空間理論及 WIGNER 函數(shù) 78-845.2.1 相空間中光場量子態(tài)的描述 78-795.2.2Wigner 函數(shù) 79-845.3 單模場的零拍探測層析術(shù)84-865.4 對相位調(diào)制相干光進(jìn)行量子態(tài)的重構(gòu)86-915.4.1 對相干光場進(jìn)行相位調(diào)制的理論分析