連續(xù)變量軌道角動量糾纏態(tài)的產生與測量.pdf

1、壓縮態(tài)和糾纏態(tài)作為量子光學與量子信息領域的核心資源，一直是人們研究的熱點。近年來，光的多個自由度的糾纏越來越引起了人們的關注，光場不僅攜帶有與其偏振有關的自旋角動量，而且攜帶有與其空間位相結構相關的軌道角動量，光的軌道角動量量子態(tài)拓寬了希爾伯特空間的維度，在超分辨率量子成像，量子計量以及高維量子信息處理中都有潛在的應用，軌道角動量壓縮和糾纏態(tài)還能實現(xiàn)超越量子噪聲極限的轉角測量，并且能與原子相結合實現(xiàn)量子信息轉換和量子存儲。同時具有自旋角

2、動量糾纏和軌道角動量糾纏的超糾纏態(tài)還可以提高量子信道容量，可用于量子超密集編碼，多通道量子信息傳遞等領域，具有廣泛的應用前景。
　　本文主要進行了連續(xù)變量軌道角動量壓縮態(tài)和糾纏態(tài)的相關理論和實驗研究，主要內容如下:
　　1.首先介紹了光學參量過程(OPO)的理論模型以及輸出噪聲特性，進一步研究了失諧對OPO輸出噪聲特性的影響，OPO用來產生我們所需要的壓縮態(tài)和糾纏態(tài)光場。
　　2.產生軌道角動量壓縮和糾纏，需要用到高階

3、模的壓縮和糾纏，為了提高高階模的壓縮度和糾纏度，我們理論分析并實驗驗證了產生高階模糾纏的最佳泵浦模式，在實驗上利用三種不同的泵浦模式HG00，HG20以及二者的疊加模產生了一階厄米高斯模HG10模的糾纏，通過比較三種情況下獲得的糾纏證明了利用最佳泵浦模式可以產生最大的糾纏。
　　3.實驗上利用一束HG01模的壓縮態(tài)和一束HG10模的相干態(tài)在98/2分束器上耦合產生了軌道角動量壓縮態(tài)，設計了一種直接測量軌道角動量斯托克斯分量的測量裝

4、置，并在實驗上利用此裝置對產生的軌道角動量壓縮態(tài)斯托克斯分量進行了直接測量，并且在龐加萊球上對產生的軌道角動量壓縮態(tài)進行了描述。證明了此方案的可行性和有效性。
　　4.實驗上利用加入像散補償裝置的單個Ⅱ類OPO產生了同時具有軌道角動量糾纏和自旋角動量糾纏的連續(xù)變量超糾纏態(tài)，并在龐加萊球上分別對產生的自旋角動量糾纏和軌道角動量糾纏進行了描述。
　　本文的創(chuàng)新之處有:
　　1.實驗上利用最佳泵浦模式產生了高階模糾纏，證明了