基于参量下转换过程制备的宣布式单光子源

论文摘要

单光子是实现光量子信息处理的基本前提条件,因此单光子源是近年来量子信息领域的研究热点。理想的单光子源是任意时刻产生且只产生一个光子的物理系统,但严格的制备非常困难。作为一种可能的代替方式,对非线性材料参量下转换过程产生的纠缠光子对的一个光子进行测量,从而将另一个光子宣布到单光子态的宣布式单光子源制备,被认为是一个有效的单光子制备方法。这样制备的单光子源,由于其工作环境为常温、光子容易收集、频率可调等优点而广受关注。当然,该方法的一个瓶颈问题是,宣布效率有待提高。本文从单光子波包,尤其是高斯型单光子波包,的物理特性出发,分析了参量下转换过程中的纠缠双光子特性,从理论上给出了提高宣布式单光子的宣布效率的可能途径。进而,以著名的Hanbury Brown Twiss(HBT)实验中光场二阶关联函数的实验测量为依据,对宣布和未宣布的单光子二阶关联函数进行了实验测量。以Ⅰ类相位匹配非线性晶体偏硼酸钡(BBO)的参量下转换过程中所产生的偏振纠缠光子对为例,通过分析其噪声特性,提出优化测量基来提高单光子宣布效率的方案。实验上,我们利用三个单光子探测器搭建了扩展型HBT实验系统,实现了宣布式单光子源制备及其宣布效率测量。实验实测结果表明,宣布出来的单光子场,其二阶相干度满足:g(0)<1的反聚束特性,从而是一个较好的单光子源;通过选择合适的测量基,双光子纠缠度可提升大约8%,从而得到约4%的宣布效率的提升。本文的工作表明,进一步对宣布测量基进行优化,得到更高的宣布效率是可能的。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨宏恩

导师: 韦联福

关键词: 单光子,参量下转换,纠缠光子对,宣布式单光子源,二阶相干度

来源: 西南交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 西南交通大学

分类号: O431.2

DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.000006

总页数: 85

文件大小: 4252K

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