連續變數超糾纏態光場研究

《連續變數超糾纏態光場研究》是依託山西大學，由郜江瑞擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：連續變數超糾纏態光場研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：郜江瑞
• 依託單位：山西大學

項目摘要

糾纏態是量子信息的核心基礎，隨著量子信息的發展，對高糾纏度高質量糾纏源、多組份多色糾纏光源以及多通道空間糾纏光源的需求更加迫切，它們在量子信息傳輸、存儲、讀取、交換以及並行處理中具有非常重要的意義。在光學參量振盪中實現四模共振的條件下，利用II類相位匹配技術可以同時獲得連續變數超糾纏態光源，也就是同時具有軌道角動量糾纏和偏振糾纏的兩對糾纏的光源。這一超糾纏態同時包含有高階糾纏在內的多種糾纏，利用超糾纏態可望在一個光學參量震盪腔內同時獲得多種四組份糾纏。我們擬採用對稱平衡補償方法解決高階模在晶體中傳播不可避免的Gouy相位問題，實驗獲得軌道角動量糾纏和偏振糾纏的連續變數超糾纏態光源，研究個光束的分離、合成控制及其測量，同時開展連續變數多組份糾纏研究。這種具有軌道角動量糾纏的多組份糾纏，無論對量子信息、光與原子相互作用以及量子物理本身研究都具有重要意義。

結題摘要

糾纏態是量子信息的核心基礎，隨著量子信息的發展，對高糾纏度高質量糾纏源、多組份多色糾纏光源以及多通道空間糾纏光源的需求更加迫切，它們在量子信息傳輸、存儲、讀取、交換以及並行處理中具有非常重要的意義。在光學參量振盪中實現四模共振的條件下，利用 II 類相位匹配技術可以同時獲得連續變數超糾纏態光源，也就是同時具有軌道角動量糾纏和偏振糾纏的兩對糾纏的光源。這一超糾纏態同時包含有高階糾纏在內的多種糾纏，利用超糾纏態可望在一個光學參量振盪腔內同時獲得多模四組份糾纏。這種具有軌道角動量糾纏的多組份糾纏，無論對量子信息、光與原子相互作用以及量子物理本身研究都具有重要意義。 我們採用對稱平衡補償方法解決了高階模在晶體中傳播不可避免的 Gouy 相位問題，實現了TEM01和TEM10兩個高階模式在參量振盪腔內同時共振，進而實驗上獲得軌道角動量糾纏和偏振糾纏的連續變數超糾纏態光源。利用不等臂MZ干涉儀將振盪器輸出的不同模式的光束分離、控制及平衡零拍測量，有效測量與研究了超糾纏光源的糾纏度與糾纏特性。進一步，利用Gouy相位補償技術，在同一個光學參量振盪器中，直接輸出不同模式不同偏振態的四組分GHZ糾纏態，並分別利用偏振分束器和非對稱MZ干涉儀將不同偏振和不同模式的光束分離，完成了四組分糾纏的有效測量。通過研究高階模式的複雜振幅相位分布特徵，我們提出一種基於高階模式的精密測量方案，大大提高了光束位移測量精度，與採用空間壓縮態的測量相比，此方案具有裝置簡單、抗損耗的優勢，並進一步採用空間壓縮態光場作為探針，完成了超越標準量子極限的光束位移測量。