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CRIB技术光量子态存储中初始原子谱对效率和时间的影响

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量子光学学报 2012年第2期18卷 115-119页

作者：范志强庄浩王明锋郑亦庄温州大学物理与电子信息工程学院浙江温州325035

在二能级原子系统里应用光子回声CRIB技术存储光量子态的过程中,最初原子谱分布这个因素不仅影响存储效率而且还影响存储时间,我们研究了两种特殊初始原子谱分布:拉普拉斯分布和高斯分布,并且分析了存储效率和存储时间的关系。

关键词： crib技术光量子态存储初始原子谱分布

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基于二能级光量子态存储效率的研究

量子光学学报 2014年第3期20卷 208-213页

作者：付艳王明锋郑亦庄温州大学物理与电子信息工程学院浙江温州325035

本文研究利用沉默再生效回声(ROSE)技术实现光量子态存储的效率。利用自然非均匀展宽的二能级原子系综,不需应用任何外部的电场或磁场进行调控。在均匀光谱分布下,我们对吸收过程和读取过程进行分析,得出量子的存储效率。发现对于光子... 详细信息

本文研究利用沉默再生效回声(ROSE)技术实现光量子态存储的效率。利用自然非均匀展宽的二能级原子系综,不需应用任何外部的电场或磁场进行调控。在均匀光谱分布下,我们对吸收过程和读取过程进行分析,得出量子的存储效率。发现对于光子向前读取过程,存储效率的最大值能达到54%;而当光深度达到无穷大时,向后的读取效率可达到100%。我们给出了详细的理论推导过程。

关键词：光量子态存储 ROSE技术均匀光谱分布存储效率

在光腔中利用自然非均匀展宽的原子系综进行光量子态存储

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量子光学学报 2013年第2期19卷 134-140页

作者：高微王明锋郑亦庄温州大学物理与电子信息工程学院浙江温州325035

在非对称的光腔中,我们提出了一个利用自然非均匀展宽的原子系综实现高效量子存储方案。在这个存储方案里我们使用了类似于传统光子回声技术中强π脉冲,而不是烧孔技术。这使得我们的方案可以在更多的材料体系中实现。在阻抗匹配的条件... 详细信息

在非对称的光腔中,我们提出了一个利用自然非均匀展宽的原子系综实现高效量子存储方案。在这个存储方案里我们使用了类似于传统光子回声技术中强π脉冲,而不是烧孔技术。这使得我们的方案可以在更多的材料体系中实现。在阻抗匹配的条件下,我们发现进入光腔的光脉冲可以完全被原子系综吸收。而且在光深度很小时,量子存储效率就可以达到1。

关键词：光量子态存储自然非均匀展宽阻抗匹配

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基于光子回声技术的光量子态存储效率研究

基于光子回声技术的光量子态存储效率研究

作者：高微温州大学

学位级别：硕士

光是量子信息的很好载体，但是光子不易长时间存储。近十年来，光量子态存储已经成为量子信息领域研究的一个热点。在量子通讯中，量子通讯网络构建依赖于量子中继器，然而量子中继器核心技术之一就是量子存储;在线性光学量子计算中，... 详细信息

光是量子信息的很好载体，但是光子不易长时间存储。近十年来，光量子态存储已经成为量子信息领域研究的一个热点。在量子通讯中，量子通讯网络构建依赖于量子中继器，然而量子中继器核心技术之一就是量子存储;在线性光学量子计算中，光量子态存储是信息交换、存储和处理不可缺少的元素。基于非共振拉曼，电磁诱导透明和光子回声技术的量子存储方案都取得很大的进展，光子回声技术在固态材料中得到实现，并且由于其多模存储优点吸引了大家的关注。高效的量子存储是量子信息走向实用化的关键。我们在本文中，我们主要对光子回声光量子态存储效率进行研究。本文首先从光与原子相互作用的基本原理出发，详细推导了光场和原子场的演化方程。随后，我们认真地分析了光子回声可控逆非均匀展宽(CRIB)方案和混合光子回声(HYPER)方案。在这些方案的基础上，我们进一步的描述了本文研究的主要内容;（1）光子回声CRIB技术的改进方案。对光子回声CRIB技术的过程进行理论计算，我们发现只有在光深度无穷大时，效率可以达到100%.然而，实验上增加光深度是非常困难的，尤其是对非常吸引人的固态材料，如稀土离子掺杂晶体。因此，在实验上实现存储的效率都很低。为了提高存储效率我们对原有的CRIB方案进行改进，在光腔中探讨了CRIB技术的应用，通过计算我们得到在光深度很小时，无论是向前读取还是向后读取的方案，量子存储效率都可以达到100%。（2）光子回声HYPER技术的改进方案。与CRIB技术相比，HYPER技术不需要烧孔技术，直接利用自然展宽的原子系综进行量子存储，所以使得我们在选择实验的材料上也会更加广泛。通过详细的理论计算，我们发现此方案的存储效率在光深度很大时才可以达到1。随后我们将此方案在非对称光腔中研究，我们发现在阻抗匹配的条件下，进入光腔中的光脉冲可以完全被原子系综吸收。而且在光深度很小的时，量子存储效率就可以达到1。因此，我们改进的方案具备在实验上实现高效量子存储的可能性。

关键词：光量子态存储可控逆非均匀展宽(CRIB)技术混合光子回声(HYPER)技术阻抗匹配

利用原子系综进行光量子态的存储和非经典态的制备

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利用原子系综进行光量子态的存储和非经典态的制备

作者：王明锋温州大学

学位级别：硕士

光量子态的存储是量子信息学中至关重要的环节。在量子通讯中,量子通讯网络的构建将依赖于量子中继器,而量子中继器的核心技术则是光量子态的存储;在量子计算中,具备对飞行比特进行存储的能力是实施系统量子计算的根本保证。非经典态的... 详细信息

光量子态的存储是量子信息学中至关重要的环节。在量子通讯中,量子通讯网络的构建将依赖于量子中继器,而量子中继器的核心技术则是光量子态的存储;在量子计算中,具备对飞行比特进行存储的能力是实施系统量子计算的根本保证。非经典态的制备是量子信息学中的根本任务。非经典态如压缩态、纠缠态、相干叠加态等是实现量子计算和量子通讯的基础,也是致使量子信息处理超越经典信息处理的关键所在。目前,针对这些量子信息处理任务选择适当的物理体系进行实验实现是量子信息研究领域的热点。近年来,原子系综作为量子信息处理的器件,因其具备长相干时间、与光相互作用的可控性、以及易于实验操纵等诸多优点而受到了国内外研究者的广泛关注。它不仅被证明了是光量子信息存储的绝佳载体,同时也已被证明是制备非经典态的绝好器件。本文致力于研究基于原子系综的量子信息处理过程,内容主要集中在如何利用光和原子相互作用的法拉第偏转效应进行光量子态的存储以及非经典态的制备。本文首先回顾了光与原子相互作用的法拉第偏转效应的基本原理,从基本的光和原子相互作用原理出发,详细推导了系统演化过程并将结果表示为连续变量算符形式。之后,我们回顾了基于法拉第偏转效应的量子信息处理的主要协议,给出了基于用法拉第效应的光量子态存储、原子系综间纠缠的产生、原子系综的量子隐形传态、光与原子系综间纠缠的建立、以及光与原子系综间的量子隐形传态等诸多方案的具体实施过程。在这些协议的基础上,我们进一步阐述了本论文的成果内容：(1).光量子态的远程克隆存储。首先,提出了如何利用光与原子间的两体纠缠制备实现远程克隆所需的多体纠缠。在此基础上,我们实施了单反馈光量子态的远程克隆存储方案,得到了方案的保真度为F=0.58。接着,提出了双反馈光量子态的远程克隆存储方案,通过附加另一反馈操作改善了量子通道,使得协议保真度提高到了F=0.63。为了进一步提高协议保真度,我们尝试了利用不同类型的光与原子间的纠缠实施本方案,最终得到了最佳高斯克隆保真度F=0.67,证明了我们所提出的方案是最佳的。在光量子态的传态克隆存储的基础上,又给出了原子系综间的传态克隆存储方案,发现只需小的匹配系数即可达到大的保真度。最后,我们还考虑了噪音对方案实施的影响,发现我们所提出的各种方案具有较强抵抗噪音的能力。(2).原子系综的高效纠缠态制备与量子隐形传态。首先,给出了一个实现原子两系综间高度纠缠的方案。发现通过设置相干光双路径通过两个远离放置的原子系综,对与原子相互作用后的出射光做零差测量,根据测量结果对原子系综进行简单的平移操作即可得到原子系综的高度纠缠。与此前提出的单路径方案相比,双路径方案可极大的增强系综间的纠缠度,表现为将体系的Einstein-Podolsky-Rosen均方差从原来的洛仑兹衰减规律转变为了指数衰减规律。同时,我们又给出了一个高效的原子态Bell测量方案,利用此方案加上产生的原子系综间的高度纠缠作为通道,可实施高效的量子隐形传态方案。最后,考虑了噪音对方案实施的影响,发现我们所提出的方案有较强抵抗原子退相干的能力,但易于受光子损耗的影响,为此,我们又给出了实验改进的方法。

关键词：原子系综光量子态存储纠缠态量子远程克隆量子隐形传态

光子回声量子存储器中非均匀展宽频谱对存储效率的影响

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量子光学学报 2014年第3期20卷 197-201页

作者：吴妙鑫王明锋郑亦庄温州大学物理与电子信息工程学院浙江温州325035

本文提出了一个利用光子回声技术探究非均匀展宽频谱线形(如高斯、洛伦兹分布)对存储效率影响的简捷方法。我们发现当信号光脉冲的持续时间与介质频谱线宽的乘积远大于1时,可将分布函数的傅里叶变换近似成狄拉克函数,使得研究非均匀展... 详细信息

本文提出了一个利用光子回声技术探究非均匀展宽频谱线形(如高斯、洛伦兹分布)对存储效率影响的简捷方法。我们发现当信号光脉冲的持续时间与介质频谱线宽的乘积远大于1时,可将分布函数的傅里叶变换近似成狄拉克函数,使得研究非均匀展宽频谱对存储效率的影响变得非常容易;通过计算发现不同线形分布达到最佳存储效率的光学深度有所不同,频谱线形趋于均匀时达到最优存储效率的存储介质光学深度最小。该研究对实验上实现最优化光量子态存储具有指导意义。

关键词：光量子态存储光子回声技术频谱分布量子存储效率

梯度回声存储器中极化声子的演化及信息操控的研究

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梯度回声存储器中极化声子的演化及信息操控的研究

作者：白洪贵温州大学

学位级别：硕士

光量子态的存储是未来发展量子网络和量子计算的核心课题之一。随着量子技术的发展,光量子存储器的研究近年来已经初见成效。将光量子态存储在原子系综里的各种方案先后被提出,每种方案各有优劣,其中由可控逆转非均匀展宽光子回声(CRIB... 详细信息

光量子态的存储是未来发展量子网络和量子计算的核心课题之一。随着量子技术的发展,光量子存储器的研究近年来已经初见成效。将光量子态存储在原子系综里的各种方案先后被提出,每种方案各有优劣,其中由可控逆转非均匀展宽光子回声(CRIB)发展而来的梯度回声存储器(Gradient Echo Memory,GEM)是最具潜力的存储器之一。因为其具有高效率,多模存储能力等优点,自2006年被提出以来,对于GEM的研究在不断进展,用极化声子概念研究GEM是一个新的方向,目前在实验和数值模拟上已经取得了一系列出色的成果。本文就是在此基础上在理论上进一步对GEM极化声子进行研究,并对其存储过程做一个优化方案。本文先从光和原子系综相互作用的基本原理出发,推导了CRIB协议的存储过程,再对GEM协议存储光脉冲的过程做出详细分析。我们将二者存储过程进行对比,体现出GEM存储协议的优越性:不但操作简单、不需要π脉冲,而且在在无限大光深度下向前读取回声脉冲的效率也可达到100%。而且三能级结构GEM系统在频率梯度和耦合场的双向控制下具有的特性能够让我们根据需要对所存储信息进行操控。最后我们为了对极化声子的演化和信息调控能力进行进一步探究,解出了极化声子演化的微分方程,得到它在空间频域(k空间)传播的行波解。从中我们提出了极化声子守恒这一概念,阐述了极化声子守恒与存储损耗之间的关系。最后我们考虑了退相干效应,解出带有退相干参数的极化声子微分方程,从它的解发现了退相干效应对存储失真影响的定量关系。这让我们有了依据,从而在理论上对GEM的存储过程进行优化,不但使存储的保真度有所提高,还缩短了翻转梯度频率与回声脉冲读取的时间间隔,为量子存储器走向实际应用提供了理论帮助。

关键词：光量子态存储梯度回声存储器存储和操控极化声子行波解优化存储