基於級聯非線性過程的量子關聯研究

《基於級聯非線性過程的量子關聯研究》是依託山西大學，由翟淑琴擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於級聯非線性過程的量子關聯研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：翟淑琴
• 依託單位：山西大學

項目摘要

量子關聯特性是量子世界所具有的奇妙特性之一，它可以突破現有經典信息系統極限，實現經典信息處理過程中未具有的擴展功能，因此，在量子信息套用領域具有重要意義。有關量子關聯的製備、操控以及在量子通信和量子網路中的套用多年來一直是普遍受關注的研究方向之一。該項目擬採用級聯非線性過程，研究在一個光學腔中結合連續變數光學參量過程的下轉換和倍頻過程，產生不同頻率的多組份量子關聯的製備和操控及套用機理。並研究如何通過對各物理參量如注入光束與泵浦光束之間的相對相位鎖定、泵浦光功率等提高級聯非線性效應，獲得對多體量子關聯的關聯度和輸出功率等的操控功能。並探索利用多體關聯實現連續變數多端量子密鑰分發以及通過離物傳態在不同電磁場譜之間分發量子信息；並在此基礎上，套用量子層析術對多體量子關聯源的測量問題進行探討，為以後的遠距離量子傳輸和量子網路奠定基礎。

結題摘要

量子關聯特性是量子世界所具有的奇妙特性之一，它可以突破現有經典信息系統極限，實現經典信息處理過程中未具有的擴展功能，因此，在量子信息處理與量子通信網路中具有潛在的科學意義。而不同波長的連續量子關聯光場在精密測量、量子信息網路等方面具有更加特殊的套用價值。有關量子關聯的製備、操控以及在量子通信和量子網路中的套用多年來一直是普遍受關注的研究方向之一。在量子關聯光束的產生及套用方面：本項目實驗上完成了連續變數相干態1—＞2的量子克隆；並在此基礎上,採用連續光泵浦的非簡併光學參量振盪器產生了EPR糾纏光束，完成了部分破壞量子態的1—＞2遠程克隆；利用量子層析術完成了對非經典空間模TEM01壓縮模的量子態重構，直觀地用Wigner函式展示了TEM01壓縮模的非經典特性；基於“時間反演”的ＨＯＭ干涉原理，設計了用偏振分束器將兩個I類下轉換過程產生的一對飛秒脈衝量級、簡併單光子對完全分離的量子分束器模型，並得到了分束效率最高可以達到９２％的分束效果。在多組份糾纏方面：理論上從運轉於閾值以下的Ⅱ類匹配倍頻過程的半經典運動方程出發，討論了閾值以下三共振Ⅱ類倍頻過程中兩個非簡併基頻光模為振幅壓縮光場時產生的諧振倍頻光場的量子起伏特性；採用級聯非線性過程，理論上研究了Ⅱ類匹配倍頻腔級聯I類匹配倍頻腔產生的三色四組份糾纏的糾纏特性，並在可行性實驗參數下進行了分析；理論上提出了I類匹配倍頻腔級聯I類匹配倍頻腔產生三色三組份寬頻糾纏源的方案。多頻糾纏源的預測及產生將架起具有不同頻率的遠程通訊視窗和多能級原子系統之間溝通的橋樑，在量子存儲和量子信息處理方面都具有較高的套用價值，為探索連續變數多端量子密鑰分發以及通過離物傳態在不同電磁場譜之間分發量子信息奠定了基礎。