可控变量对量子纠缠态制备的影响

论文摘要

量子纠缠态是量子信息的传输载体,为了实现更好的量子通信传输质量,科学家们逐渐致力于研究更高质量的纠缠源。由于光子数目的局限性,研究制备出更多光子数目的纠缠态是提高量子信息携带量的根本解决方式。在实际应用中,多光子干涉特性是影响量子操作性能的因素之一,干涉的本质来源于不可区分度。因此,对多光子不可区分性的研究具有重要意义。本论文基于自发参量下转换技术,围绕两光子和多光子纠缠态的制备、影响光子纠缠源的因素和光子的干涉特性展开相关研究,主要工作如下:首先,设计了一个双光子纠缠态的实验模型。通过对产生的双光子的联合光谱函数以及单光子的光谱进行分析计算,得到双光子频率纠缠度以及干涉特性。研究了泵浦光频宽和晶体长度对双光子纠缠态的影响规律,对双光子联合光谱和参量光的单光子光谱的影响进行分析。结果表明:当泵浦光频宽增大时,下转换产生的双光子频率纠缠度逐渐减小。当晶体长度增大时,双光子频率纠缠度逐渐增大,联合光谱强度逐渐减小。且当晶体长度达到10mm后,双光子联合光谱的谱线不连续,产生纠缠对的概率越来越小。因此,在实际应用中为了保证纠缠态的顺利制备,应选择尽可能小的泵浦光频宽,且在10mm范围内适当的增加晶体长度。其次,提出了采用泵浦光先后泵浦四个两两粘合的Ⅰ型切割的BBO晶体的方式制备四光子纠缠态的理论模型。采用四光子聚束来表征四光子的不可区分性,通过计算得出四光子的增强因子为6。结果表明:这种设计方法改善了多光子纠缠态制备时通常需要采用较复杂的光路演化过程的问题。由于光子聚束效应的发生使所有四个光子从分束器同一端输出的几率比四光子在时间上可区分时增加了6倍,这一结果定量的确定了四光子的不可区分度。最后,提出了采用来回泵浦两块Ⅱ型切割的BBO晶体的方式制备八光子纠缠态的模型。采用八光子聚束来表征八光子的不可区分性,通过计算得出八光子的增强因子为70。结果表明:在制备过程中有四个光路中的光子没有直接参与相互作用,但所得到的光子仍然是纠缠光子,证明了量子纠缠态的非局域性。由于光子聚束效应的发生使所有八个光子从分束器同一端输出的几率比八光子在时间上可区分时增加了70倍。这一结果定量的确定了八光子的不可区分度,相比于四光子态的情况,提高了量子的操作性能。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李婷玉

导师: 李晖

关键词: 量子纠缠态制备,自发参量下转换,频率纠缠度,多光子不可区分度

来源: 沈阳工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 沈阳工业大学

分类号: O413

总页数: 83

文件大小: 3207K

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