《基於光子超流態的量子糾纏理論研究》是依託華南理工大學,由尹淼擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名:基於光子超流態的量子糾纏理論研究
- 項目類別:青年科學基金項目
- 項目負責人:尹淼
- 依託單位:華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子糾纏作為量子信息處理過程中不可或缺的物理資源,是近年來人們關注的熱點之一。由於量子糾纏極易受到環境的影響而遭到破壞,因此,如何製備、傳輸和存儲高保真的量子糾纏態成為實現量子信息技術的關鍵問題。基於超流態無耗散傳輸以及不受外磁場干擾等物理特性,本課題中我們提出利用光子超流態來製備、傳輸以及存儲量子糾纏態的想法,運用量子場論、量子光學理論方法探索光子超流態中量子糾纏的形成機理、演化特徵及影響因素。主要內容包括:(1)研究非線性媒質中連續變數糾纏態的製備與傳輸特性;(2)探索非線性Fabry-Perot(F-P)腔中量子糾纏的演化特徵及存儲方法;(3)探討基於非線性F-P腔-非線性光纖-非線性F-P腔耦合系統中量子糾纏的製備、量子態轉移及量子網路等問題。本課題將對製備、傳輸和存儲高保真的量子糾纏態提供新的思路,對實現量子網路以及其他量子信息處理過程提供新的理論依據。
結題摘要
光子超流態作為光的一種新穎形態,有著許多有趣的特點。基於超流態無耗散傳輸以及不受外磁場干擾等物理特性,本項目研究了利用光子超流態來製備和存儲易受外界干擾的量子糾纏態。此外,本項目還提出結合光子晶體和特異材料實現微小尺度下的單向傳輸,研究了光子晶體的單向傳輸物理機制、時延特性、反常光傳輸性質及其套用。本項目的主要研究成果如下:(1)建立了二維腔中光子超流態理論,發現了複雜的光和原子相互作用就可以簡化為彼此無相互作用的準粒子和原子之間的相互作用。(2)探討了光子超流態中原子的衰減率,結果表明光子超流態中原子的衰減隨原子的位置周期性地變化。當原子處於駐波的節點處,原子可以衰減得比普通光場中慢很多。(3)研究了光子超流態中的量子糾纏特性。發現兩原子之間的糾纏與兩腔場之間的糾纏可相互轉換。當兩個原子處於駐波節點的位置,其間的糾纏可以保持很長一段時間,這為量子糾纏的存儲提供了一種新的思路和方法。(4)研究了特異材料光子晶體中單向傳輸的實現機制和存在條件,結果顯示通過強耦合作用打破結構的時間反演對稱性可獲得單向傳輸模;(5)研究了線缺陷對單向波導時延特性的影響,發現相位延時對缺陷折射率的變化較為敏感,但對厚度變化不敏感,進一步利用單向波導設計了一種三連線埠環行器;(6)發現了一維光子晶體獨特的π透射相移特性,該相位特性可用於設計二進制差分相移鍵控(2DPSK)調製器等相位器件;(7)突破了超稜鏡效應主要用於波長分離和角度分離的傳統思路,聯合超準直和超稜鏡效應,實現了能量比可實時、連續調節的大角度光分束器。本項目的研究成果不僅為量子糾纏的製備和存儲提供了新的思路,而且在單向傳輸的實現方面提供了新的放在,豐富了光子晶體和特異材料的研究內容,在許多方面都具有潛在的套用價值。