利用减光子制备非高斯态的研究

论文摘要

量子通信和量子计算作为量子信息科学与技术的两大部分,它们的研究对促进社会的发展有着至关重要的作用。离散型量子态是目前量子通讯和量子计算中广泛应用的资源,它的产生和操纵的保真度很高,可以接近1,但这些事件的发生往往是几率性的,无法满足量子信息处理的需求;而连续变量量子态则正好弥补了这一缺陷,它的产生和操纵具有确定性的优势。将这两种资源结合起来产生混合纠缠是近年来的研究热点;将混合纠缠应用到量子中继中,利用连续变量确定性纠缠交换及离散变量远距离传输的特点,有望促成纠缠分发速率在较远距离的大幅度提升。光学“薛定谔”猫态是一种典型的连续变量非高斯态,是两个同幅度反相位的相干态的叠加,可以观测到在相干态的混合态中不能观察到的量子干涉现象,它在基本物理问题及量子信息的研究中发挥着重要作用。我们组开展了铷原子波段(795nm)光学“薛定谔”猫态的制备工作,通过真空压缩态减光子制备非高斯态并理论研究了在实验过程中相位抖动对光学“薛定谔”猫态制备的影响。这两个工作为实验室有效制备光学“薛定谔”猫态提供了实验和理论指导,并为下一步要开展的混合量子中继提供了实验基础。本论文主要内容有:1.基于I类PPKTP晶体作为非线性作用介质,通过OPO腔参量下转换我们在实验上产生了795nm压缩真空态光场,在产生压缩真空态的基础上,通过减光子方法开展了非高斯态制备的研究。将压缩真空态的一小部分光场反射到单光子探测器,通过光子计数预言减光子压缩真空态的产生,用平衡零拍探测器对制备量子态的正交分量进行测量,发现制备的减光子压缩真空态正交分量分布具有明显的非高斯特征,为下一步光学“薛定谔”猫态的实验制备提供了基础。2.研究了平衡零拍系统干涉相位抖动对光学“薛定谔”猫态制备的影响。通过程序模拟的方法获得了相位抖动情况下光学“薛定谔”猫态的正交分量测量集,利用极大似然估计重构并获得光学“薛定谔”猫态的Wigner函数。分析了相位抖动对光学“薛定谔”猫态保真度及W(0,0)值的影响,结果发现,制备猫态的保真度随相位抖动幅度的增加而减小,而Wigner函数W(0,0)值则对相位抖动不敏感。此外,研究了制备光学“薛定谔”猫态的保真度在输入态不同压缩纯度和压缩度的情况下随相位抖动幅度的变化关系,结果显示:输入态压缩度相同时,相位抖动对猫态保真度的影响随着压缩纯度的增大而减小;输入态压缩纯度相同时,猫态保真度对相位抖动随着压缩度的增大而越来越敏感。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 闫红梅

导师: 李淑静

关键词: 光学薛定谔猫态,真空压缩态,相位抖动,函数,边缘分布

来源: 山西大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 山西大学

分类号: O431.2

DOI: 10.27284/d.cnki.gsxiu.2019.001007

总页数: 63

文件大小: 6499K

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