光學(xué)參量過(guò)程的量子特性與量子測(cè)量研究.pdf

1、在近二十年蓬勃發(fā)展起來(lái)的量子信息科學(xué)中，以非經(jīng)典光場(chǎng)為研究對(duì)象的量子光學(xué)，以其研究對(duì)象的獨(dú)特性倍受物理學(xué)家的關(guān)注，得到了飛速的發(fā)展。理論和實(shí)驗(yàn)證明，包括壓縮真空?qǐng)觥?qiáng)度量子關(guān)聯(lián)光場(chǎng)、光子數(shù)壓縮態(tài)光場(chǎng)、量子糾纏態(tài)光場(chǎng)等在內(nèi)的非經(jīng)典光場(chǎng)，在量子測(cè)量和量子通訊中發(fā)揮著重要的作用。被廣泛應(yīng)用在量子離物傳態(tài)、量子非破壞測(cè)量、量子密集編碼、量子糾纏交換等研究領(lǐng)域中。
　　量子信息處理系統(tǒng)按所利用的量子變量的本征態(tài)具有分離譜或是連續(xù)譜結(jié)構(gòu)，劃分

2、為分離變量與連續(xù)變量?jī)纱箢?lèi)。由二維或一般而言由可數(shù)維Hilbert空間表征的量子變量，稱(chēng)為分離變量。由無(wú)限維Hilbert空間表征的具有連續(xù)譜的量子變量稱(chēng)為連續(xù)變量。連續(xù)變量和分離變量量子信息各具特色，有著不同應(yīng)用前景。量子信息科學(xué)的研究一般是從分離變量開(kāi)始，隨后被引入到連續(xù)變量領(lǐng)域。
　　對(duì)非經(jīng)典光場(chǎng)尤其對(duì)量子糾纏態(tài)光場(chǎng)的制備與操控是量子信息科學(xué)中的一個(gè)重要課題，它不僅可用于檢驗(yàn)量子力學(xué)基本原理，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)量子測(cè)量與量子通信提供

3、了重要的物理基礎(chǔ)。應(yīng)用糾纏人們可以完成經(jīng)典物理不可能完成的量子測(cè)量與量子通訊領(lǐng)域的研究工作。進(jìn)行多組份糾纏態(tài)光場(chǎng)的研究在建立量子通訊網(wǎng)絡(luò)工作中顯得尤為重要。利用多組份糾纏可以開(kāi)展量子態(tài)的離物傳態(tài)、可控量子克隆、可控密集編碼及不同量子節(jié)點(diǎn)之間的量子信息傳輸?shù)确矫娴墓ぷ鳌２⑶以诹孔有畔㈩I(lǐng)域逐漸發(fā)揮其更重要的作用
　　本文的研究工作是以連續(xù)變量量子糾纏態(tài)的制備與測(cè)量為主要工具展開(kāi)的，其主要內(nèi)容如下:
　　1.綜述了產(chǎn)生壓縮態(tài)和糾纏

4、態(tài)光場(chǎng)的物理過(guò)程，并分別對(duì)閾值以下產(chǎn)生的耦合模壓縮也即雙模量子糾纏和閾值以上產(chǎn)生的孿生光束強(qiáng)度差進(jìn)行了介紹。
　　2.闡述了利用兩對(duì)完全獨(dú)立的孿生光束進(jìn)行強(qiáng)度量子關(guān)聯(lián)傳遞的實(shí)驗(yàn)原理;實(shí)驗(yàn)上使得兩束完全獨(dú)立且不同頻率的光束產(chǎn)生了強(qiáng)度量子關(guān)聯(lián)，完成了兩對(duì)完全獨(dú)立的孿生光束間的關(guān)聯(lián)傳遞。
　　3.實(shí)驗(yàn)探測(cè)了運(yùn)轉(zhuǎn)于閾值之上的非簡(jiǎn)并光學(xué)參量振蕩腔產(chǎn)生的孿生光束在時(shí)域內(nèi)的關(guān)聯(lián)特性。
　　4.提出了利用二次諧波過(guò)程產(chǎn)生連續(xù)變量三組份

5、糾纏光場(chǎng)的理論方案，利用三組份糾纏態(tài)不可分判據(jù)在理論上證明了兩個(gè)反射基頻場(chǎng)與產(chǎn)生的倍頻場(chǎng)間的三組份糾纏，分析了閾值以下及閾值以上的三組份糾纏特性，討論了糾纏度與腔的歸一化頻率及泵浦參數(shù)的關(guān)系。
　　5.采用半經(jīng)典方法討論了經(jīng)過(guò)調(diào)制以后的相干光場(chǎng)的特性，實(shí)驗(yàn)上采用時(shí)域平衡零拍探測(cè)技術(shù)，通過(guò)量子層析術(shù)，獲得了加調(diào)制的相干光場(chǎng)的Wigner函數(shù)，利用數(shù)據(jù)采集和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的方法，進(jìn)行了量子態(tài)的重構(gòu)。
　　在這些研究工作中，屬創(chuàng)新