Hong-Ou-Mandel干涉与应用研究

Hong-Ou-Mandel干涉与应用研究

论文摘要

量子干涉在量子信息学中有重要应用,它是量子操控的基础技术。量子光学中的单光子干涉、双光子干涉还有多光子干涉在量子力学的基础研究中具有重要作用,而且奠定了利用光子系统进行量子信息处理的基础。本文首先介绍了量子信息学和量子干涉的相关背景知识。量子信息学是将量子光学和信息科学结合起来的一门新兴学科,它主要的研究对象是信息的处理和传输。机械波如水波、声波等的干涉现象很早以前就被观察到了,后来又相继发现了如光波、微波等电磁波的干涉效应,因而干涉在物理学中是一种常见的物理现象。第二章主要介绍了实验中经常使用的光学器件、自发参量下转换原理以及运用的实验技术。第三章到第五章介绍了我们做的关于Hong-Ou-Mandel干涉的一些工作。首先,在第三章介绍了双光子HOM干涉的理论,推导了双光子干涉的符合概率计算公式,在公式中加入了干涉滤波片函数,得到了理论HOM干涉曲线。然后第四章介绍了我们做的双光子Hong-OuMandel干涉实验,我们使用了光纤传输参量光,并且干涉光路使用了偏振分束器(PBS)加半波片(HWP)的结构替换了BS实现了双光子干涉,实验结果显示干涉可见度达到了99%。在此实验装置的基础上,我们系统的探究了干涉滤波片对双光子干涉的影响,实验测量了多对不同带宽的干涉滤波片对实验结果的影响,并进行对比。第五章是一个三光子HOM干涉实验方案,这个方案中使用了三个不同分光比率的分束器和一个相位延迟器,而在实际的实验方案设计中,我们使用方解石光束位移器(BD)和半波片实现了不同的分光比,并使用了一个相位片对光子相位进行调节。基于这个理论方案,我们推导了这个三光子HOM干涉的关于相位延迟?和分束器分光比η的符合概率计算公式。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 量子信息学的研究背景和应用
  •     1.1.1 量子信息学的背景介绍
  •     1.1.2 量子信息学的应用
  •   1.2 量子干涉研究背景与应用
  •     1.2.1 量子干涉的研究背景
  •     1.2.2 典型干涉实验介绍
  •   1.3 量子纠缠
  •     1.3.1 两粒子量子纠缠态
  •     1.3.2 高维和多粒子量子纠缠态
  •   1.4 论文结构安排
  • 第二章 量子信息学的基本概念和实验技术
  •   2.1 常用光学元件介绍
  •     2.1.1 波片
  •     2.1.2 分束器
  •   2.2 自发参量下转换
  •     2.2.1 自发参量下转换简介
  •     2.2.2 相位匹配
  •     2.2.3 准相位匹配
  •   2.3 符合测量
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 Hong-Ou-Mandel干涉理论模型与计算仿真
  •   3.1 HOM干涉的理论模型
  •     3.1.1 双光子干涉的基本模型
  •     3.1.2 光子的偏振可区分性
  •     3.1.3 光子的时间可区分性
  •   3.2 使用脉冲泵浦激光的SPDC的HOM干涉实验模型
  •     3.2.1 仿真实验模型介绍
  •     3.2.2 使用脉冲泵浦的SPDC的Hong-Ou-Mandel干涉实验仿真
  •   3.3 仿真结果
  •   3.4 本章小结
  • 第四章 Hong-Ou-Mandel型干涉实验与应用
  •   4.1 实验背景介绍和相关的实验理论
  •     4.1.1 实验背景介绍
  •     4.1.2 晶体的切割角
  •   4.2 Hong-Ou-Mandel型双光子干涉实验
  •     4.2.1 HOM型双光子干涉实验及应用
  •     4.2.2 量子态层析实验
  •   4.3 实验结果与讨论
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 三光子Hong-Ou-Mandel干涉的理论研究
  •   5.1 三光子干涉背景介绍
  •   5.2 三光子HOM干涉
  •   5.3 三光子HOM干涉符合概率计算与仿真
  •   5.4 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 参考文献
  • 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
  • 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 孙涛

    导师: 王琴

    关键词: 量子干涉,干涉,多光子干涉,符合概率,干涉可见度

    来源: 南京邮电大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 物理学,物理学

    单位: 南京邮电大学

    分类号: O413;O572.31

    DOI: 10.27251/d.cnki.gnjdc.2019.000725

    总页数: 67

    文件大小: 3488K

    下载量: 232

    相关论文文献

    • [1].两个独立全光纤多通道光子纠缠源的Hong-Ou-Mandel干涉[J]. 物理学报 2017(12)
    • [2].用滤波片操控Hong-Ou-Mandel干涉的实验研究[J]. 光子学报 2019(04)

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