EPR纠缠光束时域量子关联的实验验证

我们利用平衡零拍探测系统和数据采集系统直接测量了EPR纠缠光束信号光场与闲置光场正交分量之间的时域量子起伏,验证了其量子关联.通过对EPR纠缠光束中的一束光场进行延迟,验证了信号光与闲置光不同步时将导致量子关联减弱乃至消失.我们的实验结果为开展连续变量量子密钥分发、非高斯态的实验制备和纠缠纯化奠定了实验基础.     

光纤通信波段强度差压缩态光场的实验制备

强度差压缩态光场是指两束光场的强度差起伏低于对应量子噪声极限的非经典光场,由于其两束子模具有较强的强度关联而被用于量子成像、量子随机数产生技术中,此外,又由于其光场强度远高于压缩态光场、纠缠态光场等非经典光场而被广泛用于量子高灵敏测量中。本文利用运转于阈值以上的非简并光学参量振荡器制备了1.3μm强度差压缩态光场,它作为一种双色关联光场可以为制备多色纠缠态光场以及开展量子计算奠定基础。     

利用楔角KTP晶体实现低阈值非简并光学参量放大器的运转

非简并光学参量放大器产生的纠缠态光场是连续变量量子信息科学研究的重要资源。随着量子网络及量子计算的发展,需要更多组份纠缠态光场来完成对更复杂的量子信息的研究。一般的多组份纠缠态光场是将多个压缩态光场或者Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)纠缠态光场通过不同的分束器阵列耦合而成,需要同时制备多个经典相干的EPR纠缠态光场。采用带楔角的非线性晶体,使非简并光学参量放大器的振荡阈值从原来的250mW降低至45mW,当注入腔内抽运光功率为23mW时,依然可以得到正交振幅及相位分量关联噪声分别低于量子噪声极限5.5dB的EPR纠缠态光场。在此基础上,可以使用一台激光器同时抽运多个非简并光学参量放大器来获得所希望的多组份纠缠态光场。     

具有经典相干性的两组EPR纠缠态光场的实验产生

纠缠交换，即纠缠态的量子离物传送，是实现远程量子通讯及量子信息网络的必要手段之一 . 要完成纠缠交换实验，首先必须具有两组相互独立的纠缠源. 对于连续变量系统，两独立 的纠缠源为具有经典相干但量子起伏互不关联的两组EPR纠缠态光场. 利用自行研制的瓦级 连续双波长输出Nd³⁺: YAP/KTP稳频激光器为抽运源，抽运两台结 构完全相同的非简 并光学参量放大器，获得了具有经典相干性的两组独立的EPR纠缠光束. 讨论了两组具有经 典相干性的EPR光束产生的实验方法，及不完善模匹配效率对关联测量的影响. 关键词： EPR纠缠态光场 经典相干 非简并光学参量放大器     

高效率高安全度连续变量量子保密通讯

利用明亮纠缠态光场的EPR关联[1,2],我们实现了连续变量量子保密通讯.系统中EPR源被置于接收站(Bob)内,关联光束之一(信号光)被传送至发射站(Alice),另一束(闲置光)被保留在接收站(Bob)内.Alice将密钥串以二进位量子比特方式调制在信号光束的正交相位振幅分量之上,使信号振幅低于信号光自身的量子噪声,但高于纠缠态光场的关联噪声.     

远程控制光场的量子统计性质

考虑双模纠缠相干光场,将其中一束光场注入腔中与一个二能级原子发生共振相互作用,总系统在腔量子电动力学演化过程中,对原子作选择性的测量,通过操纵参加相互作用的时间以及选择适当的光场参量可控制未参加相互作用光场的量子统计性质,在一定条件下可产生反聚束、压缩态等非经典光场,并且通过适当的控制和调整这些参量可以改变未参加相互作用光场的反聚束和压缩特性的强弱。这样,通过利用腔与原子之间简单的共振相互作用和相干光场之间的纠缠关联,实现了远程的、无直接量子测量的控制或改变相干光场的非经典性质这一目的。     

具有经典相干性的两组EPR纠缠态光场的实验产生

纠缠交换(Entanglement Swapping),即纠缠态的量子离物传送,是实现远程量子通讯及量子信息网络的必要手段之一.为了完成纠缠交换实验,必须有两组相互独立的纠缠态.对于连续变量系统,应该获得两组具有经典相干性的EPR纠缠态光场.我们利用自行研制的瓦级连续双波长输出Nd3+: YAP/KTP稳频激光器为泵浦源,泵浦两台结构完全相同的非简并光学参量放大器(NOPA),获得了具有经典相干性的两组独立的EPR纠缠光束.本文将分析两组EPR光束的经典相干性,并讨论不完善匹配效率对关联测量的影响.     

相干反馈控制实现两组份纠缠态光场纠缠增强

两组份纠缠态光场是量子信息和量子计算的基本资源,随着研究的深入发展,为了完成更高效的量子信息处理,必须首先获得高纠缠度的两组份纠缠态光场。而通过操控实现纠缠光场纠缠度增加是目前提高纠缠光场质量的一个行之有效的办法。相干反馈控制由于不会带入额外噪声至光学参量系统的特点已经被实验证明可以用于压缩态光场压缩度的增强。理论计算增加了相干反馈系统的非简并光学参量放大器输出的两组份纠缠态光场的量子关联噪声与各系统参数的关系,并详细分析了各参数对相干反馈纠缠增强的影响,为进一步获得更高纠缠度的两组份纠缠态光场提供参考。     

光场压缩态的产生及其在亚散粒噪声光学测量和量子信息中的应用

光场压缩态是一种非经典光场,它在超标准量子极限（SQL）的高精度光学测量、超低噪声光通信及量限通信等有着广泛应用前景,是物理学和信息科学交叉前沿研究课题,文章介绍了光场压缩态的产生及它在亚散粒噪声光学测量（sub-shot-noise=limit opical measurement）和量子信息中的重要应用。     

明亮EPR光束的量子纠缠交换

文中提出一个实现明亮光场量子纠缠交换的理论方案，两个独立的非简并光学参量放大器产生两组经典相干的明亮EPR光束对，通过在每一组EPR光束对的一半上执行联合贝尔态测量，使未产生相互作用的另一半之间产生量子纠缠，在我们的系统中由于采用贝尔态直接探测替代通常的平衡零差探测，不需要本底振荡光，减小了实验难度并能提高探测效率。     

压缩态光场发生器

正压缩态光场发生器是集基波和二次谐波双波长输出的连续单频激光器、光学参量放大器(OPA)与平衡零拍探测器为一体,直接产生单模振幅压缩态光场的装置,并能通过所附的探测系统定量测定压缩度。该压缩态光场发生器可用于量子信息及量子测量领域。     

压缩态光场发生器

正压缩态光场发生器是集基波和二次谐波双波长输出的连续单频激光器、光学参量放大器(OPA)与平衡零拍探测器为一体,直接产生单模振幅压缩态光场的装置,并能通过所附的探测系统定量测定压缩度。该压缩态光场发生器可用于量子信息及量子测量领域。     

压缩态光场发生器

正压缩态光场发生器是集基波和二次谐波双波长输出的连续单频激光器、光学参量放大器(OPA)与平衡零拍探测器为一体,直接产生单模振幅压缩态光场的装置,并能通过所附的探测系统定量测定压缩度。该压缩态光场发生器可用于量子信息及量子测量领域。     

压缩态光场发生器

正压缩态光场发生器是集基波和二次谐波双波长输出的连续单频激光器、光学参量放大器(OPA)与平衡零拍探测器为一体,直接产生单模振幅压缩态光场的装置,并能通过所附的探测系统定量测定压缩度。该压缩态光场发生器可用于量子信息及量子测量领域。     

压缩态光场发生器

正压缩态光场发生器是集基波和二次谐波双波长输出的连续单频激光器、光学参量放大器(OPA)与平衡零拍探测器为一体,直接产生单模振幅压缩态光场的装置,并能通过所附的探测系统定量测定压缩度。该压缩态光场发生器可用于量子信息及量子测量领域。     

压缩态光场发生器

正压缩态光场发生器是集基波和二次谐波双波长输出的连续单频激光器、光学参量放大器(OPA)与平衡零拍探测器为一体,直接产生单模振幅压缩态光场的装置,并能通过所附的探测系统定量测定压缩度。该压缩态光场发生器可用于量子信息及量子测量领域。     

压缩态光场发生器

<正>压缩态光场发生器是集基波和二次谐波双波长输出的连续单频激光器、光学参量放大器(OPA)与平衡零拍探测器为一体,直接产生单模振幅压缩态光场的装置,并能通过所附的探测系统定量测定压缩度。该压缩态光场发生器可用于量子信息及量子测量领域。     

压缩态光场发生器

正压缩态光场发生器是集基波和二次谐波双波长输出的连续单频激光器、光学参量放大器(OPA)与平衡零拍探测器为一体,直接产生单模振幅压缩态光场的裝置,并能通过所附的探测系统定量测定压缩度。该压缩态光场发生器可用于量子信息及量子测量领域。     

依赖强度耦合的级联三能级原子系统中双模压缩真空初态场的非经典性质

运用全量子理论研究了依赖强度耦合的级联三能级原子系统中双模压缩真空初态场的压缩及量子统计性质,并讨论了初始光场的压缩参量以及原子—光场单光子失谐量对光场非经典性质的影响.     

光场高阶光子关联的分析与测量

利用双Hanbury Brown-Twiss探测系统理论分析并在实验上精确测量了不同光场的高阶光子关联g(n)(n 2).探测系统通过四个单光子计数模块,探测分析光子时间关联的联合分布概率.在理论上,考虑实际探测系统背景噪声和系统效率的影响,分析研究了热态、相干态、压缩真空态和Fock态的三阶及四阶光子关联的结果,及其随光场入射光强、压缩参数及光子数的变化.并在实验中研究了探测系统分辨时间和计数率对相干态和热态的三阶及四阶光子关联的影响.在分辨时间为210 ns,计数率为80 kc/s时,准确测量得到在零延迟处热态的三阶及四阶光子关联,相对理论值的统计偏差分别为0.3%和0.8%.此外还测量得到了不同延迟时间下热态的高阶光子关联的结果.实验表明综合对各种影响因素的分析可精确测量光场的高阶光子关联,该方法在量子关联成像及光场特性分析中有着重要的应用.