利用原子系综实现光场轨道角动量量子分束器

论文摘要

光是信息的理想载体。压缩态和纠缠态光场在信息高速处理、大容量通信、确保信息安全以及提高测量的灵敏度等方面有着经典光场不可比拟的优势。所以压缩态和连续变量EPR纠缠态光场的制备是量子光学的一个研究热点。而基于原子的四波混频过程制备的非经典光场的频率可以与原子跃迁精确匹配,有力地推动了光场作为量子信道和原子作为量子节点的量子网络的发展,为量子通信提供保障。轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）光束有着特殊的空间结构,可以构成无限维的希尔伯特空间,被广泛应用于量子编码、高维大容量的量子通信。针对轨道角动量光束的重要应用价值以及四波混频过程制备非经典光场的独特优势,实验上对铯原子系综中基于四波混频过程产生携带轨道角动量的非经典光场的量子性质展开了研究。具体研究工作如下:1.实验上在热铯蒸汽中基于双Λ能级四波混频过程产生了携带非零轨道角动量的连续变量Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）纠缠态。我们首先获得了一阶拉盖尔高斯明亮孪生光束,放大的探针光和新产生的共轭光携带与种子光相同和相反的拓扑荷数,且它们的强度差压缩度为6 dB。然后,在该系统中制备了两组份轨道角动量连续变量纠缠态,获得的纠缠度为4 dB。2.研究了四波混频过程处于非放大状态下的量子关联特性。在四波混频过程产生的探针光和共轭光增益和等于1的情况下,仍然观察到l=-1阶探针光束和l=+1阶共轭光束之间具有0.9 dB的量子关联,表明该四波混频装置具有了轨道角动量光束量子分束器的功能。基于四波混频过程具有多空间模式的优点,这项工作为四波混频装置实现图像的量子分束器提供了可能。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘伟

导师: 秦忠忠

关键词: 四波混频,量子关联孪生光束,轨道角动量连续变量纠缠态,轨道角动量量子分束器

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.2019.001171

总页数: 68

文件大小: 5787K

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