用正交压缩态光场产生连续变量类GHZ和类Cluster四组分纠缠态

设计了一种有效的连续变量类 GHZ和类Cluster四组分纠缠态光场的实验产生系统. 从理论上证明, 利用一对非简并光学参量放大器所产生的4个正交振幅和正交位相压缩态光场, 经由不同位相关系的线性光学变换, 可以按要求产生两种不同类型的四组分纠缠态. 推出了四组分Cluster态的完全不可分判据, 并计算了连续变量四组分纠缠态关联方差对光场初始压缩度、系统传输效率及零差探测效率的参量依赖关系.     

光场压缩态与纠缠态的增强及量子信息网络

光场压缩态和纠缠态是进行量子精密测量和量子信息研究的重要资源.文章简要介绍光场压缩态和纠缠态的增强及其在量子密钥分发、连续变量多组分纠缠态光场的制备、量子通信网络和量子计算中的应用.     

三态叠加多模纠缠态光场退相干下的混态差压缩

利用多模压缩态理论,对由多模真空态、多模复共轭相干态及多模复共轭虚相干态三态线性叠加构成的多模纠缠态光场在退相干下的均匀混态时其等幂次差压缩特性进行了研究。结果表明,当满足不同的条件时,混态光场中不仅呈现该纠缠态的某一正交相位分量存在着广义非线性等幂次高次差压缩特性的普通差压缩现象,而且还呈现其两个正交相位分量同时存在广义非线性高次差压缩特性的“双边差压缩”现象。后者是一种与测不准关系相悖的全新的物理效应。     

W类态三纠缠原子与二项式光场相互作用过程中光场的量子特性

采用全量子理论, 研究处于W类态的三纠缠原子与二项式光场相互作用过程中光场的量子特性; 运用数值方法, 讨论了三纠缠原子初始状态和二项式光场系数对系统光场压缩和二阶相干特性的影响.     

纠缠态原子与双模压缩态光场相互作用中的纠缠特性

对于处于纠缠态的2个原子与双模压缩光场的相互作用,研究了原子与光场之间以及双模光场中2模之间的纠缠性质.令2个原子中的一个留在腔外,另一个进入腔中与光场发生相互作用,发现一般情况下纠缠度随时间周期性地变化,并且周期不受腔外原子的旋转角度以及纠缠态中相位差的影响;但当光场态中的压缩参量与腔外原子的旋转角度满足一定关系时,原子与光场会一直处于解纠缠状态.     

三态叠加多模Schroedinger-cat态纠光场的不等幂次高次差压缩缠

引入了由多模复共轭相干态、多模复共轭虚相干态和多模真空态的线性叠加所组成的三态叠加多模Schroedinger-cat态纠缠光场，利用多模压缩态理论研究了这种光场的广义非线性不等幂次高次差压缩特性。结果发现：①真空场对此猫态光场的不等幂次高次差压缩效应没有影响；②在一定条件下，此猫态光场的两个正交相位分量可分别呈现出不等幂次高次差压缩效应；而在另外的条件下，此猫态光场的两个正交相位分量则可同时出现上述的不等幂次高次差压缩效应。     

三态叠加多模Schrdinger-cat态纠缠光场的不等幂次高次差压缩

引入了由多模复共轭相干态、多模复共轭虚相干态和多模真空态的线性叠加所组成的三态叠加多模Schr dinger-cat态纠缠光场,利用多模压缩态理论研究了这种光场的广义非线性不等幂次高次差压缩特性。结果发现:①真空场对此猫态光场的不等幂次高次差压缩效应没有影响;②在一定条件下,此猫态光场的两个正交相位分量可分别呈现出不等幂次高次差压缩效应;而在另外的条件下,此猫态光场的两个正交相位分量则可同时出现上述的不等幂次高次差压缩效应。     

两体纠缠态的应用

给出了两体纠缠态的性质与产生方法,用正规乘积技术得到了两体与三体连续变量纠缠态在坐标表象下的分解形式,展现了它们的完全性与正交归一性,提出了用三个两体纠缠态作为通道传榆一种连续变量三体纠缠态的方案.     

基于多模压缩系数对非对称EPR态的纠缠结构判定

多体连续变量纠缠态是量子信息中非常重要的核心资源.非对称EPR态是实验上可以产生的一类重要的多体连续变量纠缠态.我们利用多模压缩系数发展的判据微观地对四模非对称EPR态的纠缠结构进行了判定.研究表明压缩参数r取0到1时，四模非对称EPR态所有划分方式的子系统间都存在纠缠，且纠缠程度随着压缩参数r增大而增大.同时，对A,B模式上分别增加信道损耗时，发现四模非对称EPR态所有划分方式的子系统间的纠缠程度会减弱，但是依然存在纠缠.     

利用飞秒光梳获得正交压缩态

介绍了利用周期性极化KTP晶体的参量下转换过程制备飞秒光场压缩态的实验研究.实验使用运转于阈值以下的同步泵浦光学参量振荡器获得了压缩度为2.9dB、中心波长为795nm、重复频率为76 MHz的飞秒正交振幅压缩态光场.考虑到系统传输测量过程中的损耗,实际输出压缩度应该为3.8dB.     

压缩真空态通过分束器后的纠缠和统计性质

基于相空间方法,研究了压缩真空态通过分束器后的纠缠和统计性质.采用对数负值的判据,研究输出光场的纠缠属性.结果表明:对称平衡分束器输出光场纠缠量最大,且纠缠量随压缩参数的增大而增大.另外,还通过Wigner-Weyl规则,研究单端输出光场的一些统计性质.结果发现:调节输入光场和分束器参数,输出光场展现不同的非经典性.     

第Ⅱ类多模叠加态光场的不等幂次差压缩特性

利用多模不等幂次压缩态的一般理论,详细研究了第Ⅱ类两态叠加多模叠加态光场的场幅幂次不等的差压缩特性(即Nj次方X压缩特性),结果发现第Ⅱ类多模叠加态在一定的条件下存在周期性变化的广义非线性二阶不等幂次Nj次方X压缩效应;发现了"奇异压缩"现象;说明这个多模叠加态光场是一种典型的多模非经典光场.     

多模薛定谔猫态光场的高次差压缩效应

构造了由多模复共轭相干态、多模复共轭虚相干态、多模真空态线性叠加组成的多模叠加薛定谔猫态光场．利用多模压缩态理论，研究了该猫态光场的任意次广义非线性等幂次高次差压缩特性．结果表明，多模叠加薛定谔猫态光场中的真空场对其差压缩特性无直接影响；在一定条件下，该猫态光场的两个正交相位分量可分别呈现出等幂次高次差压缩效应；而在另外的条件下，该猫态光场的两个正交相位分量可同时呈现出等幂次高次差压缩效应，这是一种相悖于海森堡测不准关系的新物理现象．     

制备纠缠相干态的准贝尔基

通过分析光学分束器对相干态光场的作用特点,设计了一套制备纠缠相干态光场的装置. 提出了一个制备纠缠相干态的准贝尔基的方案. 在这个方案中,通过利用分束器变换和光子探测,可以从已有的一个纠缠相干态出发,制备出一组四个纠缠相干态的准贝尔基.     

纠缠相干态的和压缩与差压缩

利用Nark Hillery提出的双模辐射场的和压缩与差压缩概念讨论了纠缠相干态的压缩特性。结果表明：纠缠相干态不存在和压缩;在双模光场很弱、叠加系数的大小相近及相位差接近π的条件下,存在差压缩,且当叠加系数大小相等、相位差为π时,压缩量最大。     

对四光子德布罗意波长测量实验的理论解释

采用对自发参量下转换过程产生的光子对的量子态和光场的非纠缠态描述,分析了由自发参量下转换过程产生的四光子的德布罗意波长测量的实验,得到了与实验观测相一致的结果。这一结果进一步验证了对自发参量下转换过程产生的光子对的量子态和光场的非纠缠态描述的正确性。     

Ising模型的腔QED模拟和最大纠缠态的存储以及四体纠缠态的产生

提出了在腔中模拟Ising模型、存储最大纠缠态和产生的四体量子纠缠态的简单方案．单模腔中的两个二能级原子受到强经典驱动场的作用,在大失谐条件下,系统的有效哈密顿量和标准的Ising模型相同．这一系统可使初始处于Bell基的两原子始终处于最大纠缠态,其中两个Bell基是系统的本征态;另外两个Bell基仅需要对其中一个原子作局域操作,仍然保持最大纠缠态．这个系统与腔模和环境没有相互作用,可长时间存储原子纠缠态而不会发生退相干．此外,利用该模型可以提出制备四体纠缠态的方案,即由现存的两Bell态可以一步得到四体真正纠缠态;存在两个GHZ态的条件下,可以很容易得到四粒子的标准Cluster态,在该机制下制备四粒子标准Cluster态的成功几率为1．     

铷原子吸收线波段双色连续变量纠缠态的实验制备

多色量子纠缠态,即纠缠态各个组分的载波频率不简并,该类量子纠缠态在量子信息领域中具有重要的应用.文章中,实验制备了频率可连续调谐的双色连续变量纠缠态,其中,纠缠光束中的一束波长位于碱金属铷原子的吸收线波段(795nm),另一束位于光通信波段(1 560nm).在此基础上,利用饱和吸收光谱技术观测了铷原子D1线的超精细跃迁谱线,实现了双色纠缠光场到铷原子D1线的超精细跃迁线的精确调谐.     

两纠缠原子与光场Raman相互作用过程中光场的压缩特性

研究了两纠缠原子与相干态光场Raman相互作用过程中光场的压缩特性及两原子初始纠缠度和系统耦合常数对光场压缩的影响.数值计算表明:光场较弱时,系统光场的涨落可以被压缩,且随着初始两原子纠缠度的增加,光场涨落的平均值下移,压缩深度增加,压缩时间延长,在初始时刻两原子处于最大纠缠态时,系统光场压缩效应最明显.     

第类多模叠加态光场的不等幂次差压缩特性

利用多模不等幂次压缩态的一般理论,详细研究了第 类两态叠加多模叠加态光场的场幅幂次不等的差压缩特性(即Nj次方X压缩特性),结果发现:第 类多模叠加态在一定的条件下存在周期性变化的广义非线性二阶不等幂次Nj次方X压缩效应;发现了“奇异压缩“现象;说明这个多模叠加态光场是一种典型的多模非经典光场。