玻色場的非經(jīng)典量子態(tài)及其操控的研究.pdf

1、當(dāng)今的量子保密通信和量子計算等研究領(lǐng)域與光場量子態(tài)的非經(jīng)典效應(yīng)以及量子態(tài)制備與操控息息相關(guān).以量子保密通信系統(tǒng)中的密鑰分發(fā)為例,單光子方案(BB84協(xié)議和B92協(xié)議)需要能夠發(fā)射具有反群聚特性光子的單光子源;雙光子方案(Ekert協(xié)議)離不開糾纏光子對的制備;而光場的壓縮效應(yīng)在連續(xù)變量方案中有著重要的應(yīng)用,等等.實現(xiàn)量子密鑰的生成與分發(fā)實際上就是光場量子態(tài)的制備并進行操控的過程.另一方面,了解量子態(tài)的演化性質(zhì)有助于對量子態(tài)進行操控,由于

2、量子態(tài)所對應(yīng)的Wigner函數(shù)與量子態(tài)的密度矩陣一樣包含了量子態(tài)的概率分布和相位等信息,因此,重構(gòu)量子態(tài)的Wigner函數(shù)是獲得量子態(tài)在演化過程中的信息的重要手段.基于光場量子態(tài)的非經(jīng)典效應(yīng)在許多研究領(lǐng)域中的應(yīng)用價值,各種光場量子態(tài)的非經(jīng)典效應(yīng)成為實驗上研究的熱點.對光場量子態(tài)的非經(jīng)典效應(yīng)在理論上的研究同樣受到人們的重視,因為理論研究成果有著其重要的潛在的應(yīng)用價值.基于這些因素,我們對光場量子態(tài)的非經(jīng)典效應(yīng)、量子態(tài)的制備以及紅外光子與紫

3、外光子的關(guān)聯(lián)特性進行了理論和實驗上的研究.首先,我們構(gòu)造了增、減光子奇偶相干態(tài)以及增光子壓縮真空態(tài),并對它們的非經(jīng)典效應(yīng)---光子反群聚效應(yīng)和壓縮效應(yīng)進行了研究.結(jié)果表明,增、減光子奇偶相干態(tài)和增光子壓縮真空態(tài)都呈現(xiàn)出光子的反群聚效應(yīng),在量子態(tài)的壓縮特性方面,增光子奇偶相干態(tài)不產(chǎn)生壓縮效應(yīng),而減光子奇偶相干態(tài)則產(chǎn)生壓縮效應(yīng).其次,鑒于量子態(tài)的Wigner函數(shù)所包含的信息對描述量子態(tài)演化過程所具有的重要作用,我們利用Fock態(tài)表象下的Wi