非經(jīng)典頻率梳的產(chǎn)生與應(yīng)用.pdf

1、非經(jīng)典光場是量子信息學(xué)的重要資源，它能夠幫助人們構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)量子通信、量子計算、量子測量、量子成像等。多模非經(jīng)典光場不但在量子密鑰共享、量子協(xié)作等量子信息處理工作中有著重要的應(yīng)用價值，同時它還是擴充量子信道容量的重要途徑，因而如何構(gòu)建簡潔實用的多模非經(jīng)典光源是目前量子信息學(xué)的研究熱點。眾所周知，鎖模飛秒脈沖激光作為一種光學(xué)頻率梳，擁有極寬的譜線寬度。其在一個脈沖之內(nèi)包含著成千上萬個頻率成分，因此光學(xué)頻率梳本身就是制備多模非經(jīng)典場的

2、優(yōu)質(zhì)光源。同時，超高的峰值功率和良好的光學(xué)相干性使鎖模飛秒激光脈沖在精確測量領(lǐng)域同樣擁有著非凡的應(yīng)用價值。近些年來，利用同步泵浦光學(xué)參量振蕩器和非線性相互作用，人們已經(jīng)在實驗中獲得了非經(jīng)典頻率梳。較經(jīng)典頻率梳而言，非經(jīng)典頻率梳擁有著特殊的噪聲特性，它可以幫助我們實現(xiàn)突破量子噪聲極限的時間精確計量、超高精度的參量估算以及基于連續(xù)變量的量子計算。
　　 本文的主要工作是圍繞非經(jīng)典頻率梳的實驗產(chǎn)生和應(yīng)用展開，其核心內(nèi)容包含以下的幾個方

3、面:
　　 (1)非經(jīng)典頻率梳的實驗產(chǎn)生。同步泵浦光學(xué)參量振蕩器是制造非經(jīng)典頻率梳的重要手段，其特點是可以使頻率梳內(nèi)的所有頻率成分在諧振腔內(nèi)同時共振，并通過參量過程獲得參量增益。實驗利用鎖模飛秒脈沖激光器泵浦同步光學(xué)參量振蕩器，在分析頻率2MHz處獲得了大于2.2個dB的振幅壓縮態(tài)光場以及大于2.6個dB的正交位相壓縮態(tài)光場。這一光源有望應(yīng)用于制造高精度的時間延時器和進行高精度地參量估算。
　　 (2)基于平衡零拍時間探

4、測的位相問題。利用平衡零拍探測和飛秒脈沖激光可以幫助我們實現(xiàn)相距較遠兩地之間的時鐘同步，這個時間標(biāo)準(zhǔn)的傳輸和同步的精度受到量子噪聲的約束。非經(jīng)典頻率梳可以幫助我們實現(xiàn)突破量子噪聲極限的時間測量，從而極大地提高時間計量的精度。在實際應(yīng)用過程中，平衡零拍的本底場與信號場之間的相對位相抖動對利用非經(jīng)典頻率梳的時間測量影響很大。文章基于2008年Lamine的時間傳輸模型，給出了時間同步的量子標(biāo)準(zhǔn)極限，并重點討論了采用非經(jīng)典光場作為信號光場時相