多光子糾纏源的相干調控及其在量子成像套用的研究

《多光子糾纏源的相干調控及其在量子成像套用的研究》是依託西安交通大學，由問峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多光子糾纏源的相干調控及其在量子成像套用的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：問峰
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

通常，原子系綜的相干時間一般處在亞微秒甚至微秒量級，而參量四波和六波混頻信號具有窄線寬、長相干時間、高亮度、高信噪比，以及便於實際探測等優點。因此，原子系綜中的參量四波和六波混頻過程是製備理想糾纏源的首選方案。本項目是利用原子相干技術調節雷射場與原子系綜的相互作用，並通過控制外場參量進而控制非線性極化率和量子增益，實現對參量四波混頻過程的量子控制。然後，利用兩參量四波混頻的級聯相互作用，獲得高效的五階非線性過程，由此得到具有量子關聯屬性的三模糾纏光束。在此基礎上，利用上述得到的三模糾纏光束，開展相關套用性實驗，包括量子關聯成像等。另一方面，我們提出贗場高階關聯成像的方案，並研究多光子的聚束、超聚束、和反聚束效應以及多色場對成像質量的影響。因此，本項目的研究結果為多通道量子成像提供了堅實的理論和實驗基礎。

結題摘要

根據項目的研究目標，我們對原子系綜糾纏光多光子的相干調控及其在量子成像的套用進行深入的研究。利用原子相干技術，調控三階非線性極化率、腔失諧等參量，我們研究其對三模壓縮度的影響規律；我們利用非相敏量子注入放大獲得參量放大非線性四波混頻信號，並利用上述過程產生的關聯光場作為成像光源，實現了對比度和解析度可控的周期介質量子成像；針對現有關聯成像解析度低、對比度差的現狀，我們研究了熱光場高階關聯成像過程，並證明該方案成像解析度以及對比度分別可提高2倍和91%，最後將方案用於周期介質N階Talbot成像；基於多光束干涉方法，我們提出在原子介質中獲得二維電磁誘導光晶格(正交型和蜂窩格子型)的方案，並利用平面波展開法和光場衍射的方法分別對光晶格的光子帶隙結構和近場/遠場衍射進行研究，並考察它們在拉比頻率、失諧、溫度等參量的演化規律；除此之外，負責人還對人工可調諧光晶格及其套用、光學雙穩等前沿基礎研究課題，開展了全光控制的進一步研究，取得了一系列研究成果，為原子系綜糾纏光多光子的相干調控及其在量子成像的套用提供了依據。總體上講上述既定目標已基本實現，各個主線研究內容也已完成。相關研究成果發表在Laser Photonics Reviews、Photonics Research、Optics Express等著名期刊上。總計發表論文12篇，申請專利12項，圓滿完成了預計指標。