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频率非简并第I类自发参量下转换纠缠光子对量子特性

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光子学报 2015年第12期44卷 125-130页

作者：李百宏王豆豆张涛刘伟李永放西安科技大学理学院西安710054 陕西师范大学物理学与信息技术学院西安710062

理论研究了频率非简并第I类自发参量下转换过程中产生的纠缠光子对的量子特性,且与频率简并的情况做了对比.通过纠缠光子对的联合谱强度分析了纠缠光子对的光谱特性及纠缠特性;通过洪-区-曼德尔干涉仪和马赫-曾德尔干涉仪分析了纠缠光... 详细信息

理论研究了频率非简并第I类自发参量下转换过程中产生的纠缠光子对的量子特性,且与频率简并的情况做了对比.通过纠缠光子对的联合谱强度分析了纠缠光子对的光谱特性及纠缠特性;通过洪-区-曼德尔干涉仪和马赫-曾德尔干涉仪分析了纠缠光子对的量子干涉特性.结果表明:脉冲泵浦作用下,由于频率非兼并使得相位匹配函数不对称,导致两纠缠光子可区分,量子干涉可见度减小.随着泵浦脉冲频宽的增加,这种效应更加明显.连续激光泵浦时,相位匹配函数是对称的,得到最大的纠缠度和量子干涉可见度.该研究为频率非简并纠缠光子源在各种量子信息方案中的应用提供理论指导.

关键词：纠缠光子对第I类自发参量下转换量子干涉非简并

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利用光子晶体光纤产生纠缠光子对

中国激光 2009年第2期36卷 410-412页

作者：罗思行姚立杨伯君北京邮电大学理学院光通信与光波技术教育部重点实验室北京100876

利用激光脉冲抽运40m的色散平坦光子晶体光纤(PCF),通过四波混频(FWM)效应获得了高质量、高计数率的纠缠光子源。实验测得信号与闲频光分别处于1545 nm和1555 nm处。光子对的符合与偶然符合比可达8,对应的符合述率达1.43 kHz。理论结果... 详细信息

利用激光脉冲抽运40m的色散平坦光子晶体光纤(PCF),通过四波混频(FWM)效应获得了高质量、高计数率的纠缠光子源。实验测得信号与闲频光分别处于1545 nm和1555 nm处。光子对的符合与偶然符合比可达8,对应的符合述率达1.43 kHz。理论结果与实验结果基本吻合,该系统可作为量子密钥分发系统的光源,误码率可小于6%。

关键词：量子光学光子晶体光纤纠缠光子对四波混频量子密钥分发系统

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自发参量下转换制备纠缠光子对的特性

激光与光电子学进展 2019年第4期56卷 253-264页

作者：宋媛媛陈鼎丛爽中国科学技术大学自动化系安徽合肥230027 北京卫星信息工程研究所天地一体化信息技术国家重点实验室北京100086

通过II型自发参量下转换制备纠缠光子对,在Mathematica环境下分析频率纠缠、频率关联、量子干涉特性及脉冲和晶体参数对特性的影响。结果表明,连续光抽运可以得到最大的频率纠缠度和干涉可见度;脉冲光频宽一定时,随着非线性晶体厚度的增... 详细信息

通过II型自发参量下转换制备纠缠光子对,在Mathematica环境下分析频率纠缠、频率关联、量子干涉特性及脉冲和晶体参数对特性的影响。结果表明,连续光抽运可以得到最大的频率纠缠度和干涉可见度;脉冲光频宽一定时,随着非线性晶体厚度的增大,双光子的联合光谱变窄,频率纠缠度增大,不可区分性减小,干涉可见度减小;非线性晶体厚度一定时,随着脉冲光频宽的减小,双光子的联合光谱变窄,频率纠缠度增大,不可区分性增大,干涉可见度增大;选取不同的联合光谱函数参数,可以得到具有频率反关联、不关联和正关联特性的双光子。

关键词：光谱学自发参量下转换纠缠光子对联合光谱单光子光谱纠缠度干涉可见度

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基于N个有序纠缠光子对的量子机密共享方案

光子学报 2011年第8期40卷 1248-1252页

作者：袁素真孙志富田俊龙安阳师范学院物理与电气工程学院河南安阳455002

提出了一种基于N个有序纠缠光子对量子机密共享方案.用纠缠光子作为信息的载体,密钥管理者Alice将纠缠光子对分成两个序列,其中一个序列直接发送给合作者之一Bob,在确保第一个序列发送安全后,再对第二个序列进行编码,发送给另一个合作者... 详细信息

提出了一种基于N个有序纠缠光子对量子机密共享方案.用纠缠光子作为信息的载体,密钥管理者Alice将纠缠光子对分成两个序列,其中一个序列直接发送给合作者之一Bob,在确保第一个序列发送安全后,再对第二个序列进行编码,发送给另一个合作者***和Charlie分别对他们所接收到的光子序列进行Bell基联合测量,从而得到Alice所发布的密钥,完整密钥的获得需要管理者和所有合作者共同实现.本方案采用两体纠缠态,相对三体纠缠态来说,在实验上更容易实现,仅需要线性光学元件和简单的纠缠源.

关键词：量子机密共享纠缠光子对幺正操作单光子测量

基于周期极化晶体MgO:PPLN的纠缠光子对制备过程的研究

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应用光学 2023年第1期44卷 182-187页

作者：吴杰王海龙张雄陈君王兆坤龚华平赵春柳中国计量大学光学与电子科技学院浙江杭州310018

基于二阶非线性效应的自发参量转换技术制备纠缠光子对过程中,以掺5 mol%MgO:PPLN周期极化晶体为研究对象,将光参量变换过程中的动量守恒和能量守恒条件与该晶体的色散方程,以及晶体极化周期随温度变化的热膨胀方程相联系,得到了355 nm... 详细信息

基于二阶非线性效应的自发参量转换技术制备纠缠光子对过程中,以掺5 mol%MgO:PPLN周期极化晶体为研究对象,将光参量变换过程中的动量守恒和能量守恒条件与该晶体的色散方程,以及晶体极化周期随温度变化的热膨胀方程相联系,得到了355 nm、405 nm、532 nm、780 nm和1 064 nm这5个实验室常用波长点在制备纠缠光子对时的周期调谐特性和温度调谐特性。研究过程中发现,出现了晶体极化周期过小和产生两对纠缠光子对问题,总结并归纳了各波长点在一定极化周期和温度下与非线性晶体作用所产生的纠缠光波段范围。当选用其他非线性周期极化晶体进行实验时,改变QPM动量守恒条件中的极化周期项,同时根据具体使用的晶体改变色散方程。该研究方案可直接推广到使用不同非线性晶体产生通信光波段或红外光波段的纠缠光子对研究中,在制备量子光源等领域具有重要研究价值。

关键词：非线性光学纠缠光子对周期极化晶体MgO:PPLN 量子光源调谐

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光子晶体光纤中超连续谱与纠缠光子对的研究

光子晶体光纤中超连续谱与纠缠光子对的研究

作者：姚立北京邮电大学

学位级别：硕士

本文的研究包括了两部分:光子晶体光纤中超连续谱与纠缠光子对的产生。由于光子晶体光纤具有诸多的优点,例如可调节的零色散波长、高非线性,实验中我们采用了光子晶体光纤代替了传统光纤。超连续谱可以用于多波长脉冲光源,在1.55μm波... 详细信息

本文的研究包括了两部分:光子晶体光纤中超连续谱与纠缠光子对的产生。由于光子晶体光纤具有诸多的优点,例如可调节的零色散波长、高非线性,实验中我们采用了光子晶体光纤代替了传统光纤。超连续谱可以用于多波长脉冲光源,在1.55μm波长处所产生的超连续谱具有成为密集波分复用系统重要器件的潜力。此外,研究超连续谱产生的物理机制也是一项十分有意义的理论工作。纠缠光子源对于量子密钥分发系统至关重要。光纤中的四波混频是产生量子关联光子源的一种好方法,因为此种方法产生的光子可以有效地耦合进入传输光纤。基于上述,1.55μm波长处的纠缠光子源对于长距离的量子密钥分发系统是十分有意义的。本论文的主要工作如下:我们利用皮秒脉冲泵浦在正常色散光子晶体光纤中产生了超连续谱。通过使用脉宽1.6皮秒的掺铒光纤激光器在1550纳米处泵浦,得到了处于红外波段的237纳米的超连续谱。此外通过数值求解非线性薛定谔方程,模拟了超连续谱产生的过程。利用实验与数值计算结果讨论了超连续谱产生的物理机制,得到了结论:在正常色散光子晶体光纤中,色散、相位调制、四波混频和拉曼效应是产生超连续谱的决定因素而不是高阶孤子劈裂效应。我们利用四波混频效应,通过泵浦40米长的色散平坦光子晶体光纤获得了高品质、高速率的纠缠光子源。通过在1550纳米处泵浦,我们分别在1545纳米和1555纳米处得到了信号光与闲频光。此时系统的工作速率为1.43kHz,光子的符合与偶然符合比为8。这样的一个纠缠光子源可以运用到量子密钥分发系统中,所产生的误码率为6%。

关键词：超连续谱纠缠光子对光子晶体光纤四波混频光纤通信

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冷原子系综中制备纠缠光子对的实验研究

冷原子系综中制备纠缠光子对的实验研究

作者：葛伟山西大学

学位级别：硕士

作为量子通信最核心的资源,纠缠态的制备一直备受关注。由于光量子信息在光纤传输中存在不可避免的吸收损耗的问题,长距离的量子密钥分发仍面临严峻的考验。为了解决这个问题,1998年首先提出了量子中继的理论方案,接着2001年,段路明等... 详细信息

作为量子通信最核心的资源,纠缠态的制备一直备受关注。由于光量子信息在光纤传输中存在不可避免的吸收损耗的问题,长距离的量子密钥分发仍面临严峻的考验。为了解决这个问题,1998年首先提出了量子中继的理论方案,接着2001年,段路明等提出了基于原子系综和线性光学的实用型量子中继实验方案,即著名的DLCZ(Duan,Lukin,Cirac,Zoller)方案。目前,基于该方案的高质量纠缠源制备问题已经成为量子物理研究领域的主要研究内容之一。实验过程中往往将关联光子对的产生作为纠缠光子对产生的基础。目前,比较常见的产生关联光子对办法是自发参量下转换。该方案实验装置较为简单,易操作,但是产生的光子线宽一般处于THz量级,和量子记忆线宽不匹配。2008年,潘建伟小组通过腔增强的SPDC方案将光子对线宽压窄到MHz量级,但是该方案技术要求较高。为了解决线宽匹配困难的问题,一些研究小组开始使用自发Raman散射过程(SRS)来产生光子之间的非经典关联。该方案最早在2003年由美国的Kimble小组从实验上得以实现。本论文首先利用自发Raman散射过程,在冷原子系综中实现了关联光子对的制备,并在此基础上,产生了两路纠缠光子源,最后通过施加合适的投影测量获得了三光子的GHZ态。本文的主要内容有:(1)简单介绍了冷原子和量子纠缠的发展历程,以及DLCZ方案的基本原理。(2)在Rb冷原子中,利用自发Raman散射过程(SRS),产生了一对斯托克斯和反斯托克斯光子,并对该关联光子对的特性进行了实验研究。通过理论分析并选择合适的读光、写光、失谐等实验参数,研究了关联光子对的产生率随存储时间的变化情况,以及二阶强度关联函数随存储时间的变化关系。另外,测量了反斯托克斯光子的宣布式单光子统计特性αα随存储时间以及写光激发率的变化关系。(3)利用上述制备关联光子的实验过程,产生并收集到了两对不同空间模式下的关联光子对。测量了关联光子的二阶关联函数以及符合计数随存储时间的变化关系。通过改变斯托克斯光子的测量角度还测量了两路光子对的偏振关联函数,另外,通过对斯托克斯和反斯托克斯光子施加不同的投影,还测量了两个不同空间模式下的关联光子的Bell参数S的值。接着,又测量了不同存储时间下,单独空间模式中的S值的变化情况。同时,在H-V、D-A、R-L三对正交基矢上通过对关联光子做不同的投影测量获得了存储时间为30ns时刻态保真度F的值,并进一步测量了态保真度随存储时间的变化关系。最后,将四光子态中的其中一个光子施加合适的投影测量,观察到了三光子GHZ态,并利用纠缠判据和Mermin不等式证明了它与局域实在论之间的背离。(4)总结了Raman过程产生光子对的实验过程及对光子的关联及纠缠特性的测量结果,为下一步对纠缠源的改良及量子中继的实现做好了必要的准备。

关键词：冷原子系综自发Raman散射(SRS) 关联特性纠缠光子对

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利用光子晶体光纤产生纠缠光子对的研究

利用光子晶体光纤产生纠缠光子对的研究

作者：罗思行北京邮电大学

学位级别：硕士

本文的研究目标是：光子晶体光纤中纠缠光子对的产生。由于光子晶体光纤具有诸多的优点,例如可调节的零色散波长、高非线性,实验中我们采用了光子晶体光纤代替传统光纤和非线性晶体作为纠缠光子源的核心部件。纠缠光子源对于量子密钥分... 详细信息

本文的研究目标是：光子晶体光纤中纠缠光子对的产生。由于光子晶体光纤具有诸多的优点,例如可调节的零色散波长、高非线性,实验中我们采用了光子晶体光纤代替传统光纤和非线性晶体作为纠缠光子源的核心部件。纠缠光子源对于量子密钥分发系统至关重要。光纤中的四波混频是产生量子关联光子源的一种好方法,因为此种方法产生的光子可以有效地耦合进入传输光纤。对于长距离的量子密钥分发系统,1.55μm波长处的纠缠光子源是十分有意义的。本论文的主要工作如下：●参考波长变换的理论模型,通过四波混频的耦合波方程及其解析解,分析光子晶体光纤的长度、非线性系数、色散斜率和泵浦功率等参数对实验结果的影响,这对实验选用器材有指导性意义。●我们利用四波混频效应,通过泵浦40米长的色散平坦光子晶体光纤获得了高品质、高速率的纠缠光子源。通过在1550纳米处泵浦,我们分别在1545纳米和1555纳米处得到了信号光与闲频光。此时系统的工作速率为1.43kHz,光子的符合与偶然符合比为8。这样的一个纠缠光子源可以运用到量子密钥分发系统中,所产生的误码率可小于6%。

关键词：纠缠光子对光子晶体光纤四波混频光纤通信

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硅基光子芯片可产生纠缠光子对

功能材料信息 2015年第1期12卷 61-62页

在受控的模式下，硅基光子芯片发出纠缠光子对，这种芯片可以制作成量子收发器。该芯片由加州大学圣地亚哥分校研发，他们将硅基光子芯片放置在一个温度可控的载物台上，通过一个电信级低功率二极管激光器进行抽运。经过一个过滤器，该... 详细信息

在受控的模式下，硅基光子芯片发出纠缠光子对，这种芯片可以制作成量子收发器。该芯片由加州大学圣地亚哥分校研发，他们将硅基光子芯片放置在一个温度可控的载物台上，通过一个电信级低功率二极管激光器进行抽运。经过一个过滤器，该芯片每吸收一对光子，可产生两个子光子。其中一个子光子的频率比输入光子的频率高。

关键词：纠缠光子对光子芯片硅基二极管激光器圣地亚哥加州大学频率比收发器