量子密钥分发实验中偏振分束器的研究

量子密钥分发是量子信息论中发展最快、最接近实用化的领域,偏振分束器是量子密钥分发系统中重要的组成部分,对分束器的经典分析和量子分析得出了完全一致的结果.     

基于双偏振分束器的量子密钥分发系统

提出了利用两个偏振分束器的量子密钥分发系统，有效地解决了相位调制器的偏振依赖性问题. 以1310nm波长在通信距离为25km的光纤中实现了高密钥生成率，干涉对比度99.4%. 有效密钥生成率大于0.6kbit/s, 误码率0.5%. 关键词： 量子密钥分发 偏振分束器 单光子干涉     

极化自由度对分束器出射光场的量子相干性影响的研究

我们在讨论粒子数态光场在分束器上干涉后得到的输出态的量子相干性时,考虑了入射场的极化自由度.利用campos[1]等人提出的量子分束器的SU(2)理论模型,计算得到了输出光场所处状态的表达式.进而讨论了光场在两个不同的入射空间模上极化方向对两个输出空间模上光场二阶量子干涉度的影响.     

一种基于双偏振分束器的量子秘密共享方案

提出一个基于双偏振分束器的单量子比特全光纤量子秘密共享方案, 该方案具有自动补偿光纤及光学器件的双折射效应和相位抖动的功能, 在干涉对比度测试和稳定性测试时, 该方案在5 km通信距离中, 获得的干涉对比度优于993%, 且可长时间保持稳定. 关键词： 量子秘密共享 偏振分束器 单光子干涉     

基于量子远程通信的连续变量量子确定性密钥分配协议

基于量子远程通信的原理, 本文借助双模压缩真空态和相干态, 提出一种连续变量量子确定性密钥分配协议. 在利用零差探测法的情况下协议的传输效率达到了100%. 从信息论的角度分析了协议的安全性, 结果表明该协议可以安全传送预先确定的密钥. 在密钥管理中, 量子确定性密钥分配协议具有量子随机性密钥分配协议不可替代的重要地位和作用. 与离散变量量子确定性密钥分配协议相比, 该协议分发密钥的速率和效率更高, 又协议中用到的连续变量量子态易于产生和操控、适于远距离传输, 因此该协议更具有实际意义.     

损耗与噪声对分束器的量子非破坏性测量的影响

采用量子理论详细地分析有损耗的分束器作为量子非破坏性测量系统时的量子态制备能力和量子光学分流能力与透射损耗和反射损耗的关系.给出当输入探测光的量子起伏为某一确定值时,要实现量子非破坏性测量分束器损耗的上限值.还讨论输人信号光不是相干态而是含有热噪声的相干信号场时,信号光的量子起伏对量子非破坏性测量的影响. 关键词：     

多个量子节点确定性纠缠的建立

量子纠缠是一种重要的量子资源,在多个空间分离的量子存储器间建立确定性的量子纠缠,然后在用户控制的时刻将所存储的量子纠缠转移到量子信道中进行信息的分发和传送,这对于实现量子信息网络是至关重要的.本文介绍了用光学参量放大器制备与铷原子D1吸收线对应的非经典光场,而且在三个空间分离的原子系综中确定性量子纠缠的产生、存储和转移.利用电磁感应透明光和原子相互作用的原理,将制备的多组分光场纠缠态模式映射到三个远距离的原子系综以建立原子自旋波之间的纠缠.然后,存储在原子系综中的纠缠态通过三个量子通道,纠缠态的量子噪声被转移到三束空间分离的正交纠缠光场.三束释放的光场间纠缠的存在验证了该系统具有保持多组分纠缠的能力.这个方案实现了三个量子节点间的纠缠,并且可以直接扩展到具有更多节点的量子网络,为未来实现大型量子网络通信奠定了基础.     

单光分束器的量子变换算符研究

针对理想情况下单光分束器,得到了其对应的变换矩阵.用相干态表象和有序算符内积分技术,给出其对应的幺正变换算符.纠缠态的实验制备方案,说明单光分束器在量子信息源研究中具有十分重要的作用.     

基于各向异性介质的偏振分束器

利用各向异性介质与各向同性介质构造了一维光子晶体,利用传输矩阵方法分析了它的能带结构,指出利用各向异性介质可以构造高消光比,全角度的偏振分束器件,并分析了它的理论基础.对影响偏振分束带宽的因素进行了分析.为进一步改进设计提出了方向.     

光子晶体自准直光束偏振分束器

结合能带图和等频图分析,基于光子晶体自准直效应和光子带隙,设计了一种紧凑、高效的偏振分束器.时域有限差分法(FDTD)模拟表明,该设计可以在一个较大的频率范围f=0.268—0.278(c/a) 内实现TE模和TM模的高效(85%)、大角度(90°)分离.在光通讯波长λ=1.55 μm,该设计尺寸仅为9 μm×9 μm.这些特性使其在光通讯领域中具有重要的应用前景. 关键词： 光子晶体 偏振分束器 自准直     

Quantum Entanglement of Monochromatic and Non-Monochromatic Photons on a Waveguide Beam Splitter

It is well known that the waveguide beam splitter can be used as a source for the quantum entanglement of photons. The analysis of such quantum entanglement is a difficult problem even for monochromatic photons, since the system under study is multiparametric. This paper will show that quantum entanglement can be represented in a simple form not only for monochromatic photons but also for non-monochromatic ones. It will be shown that quantum entanglement for non-monochromatic photons can be very different from monochromatic photons, which can be used to create large quantum entanglement.     

量子密钥分发中分束器攻击和瑞利散射的解决方案

实用被动调制量子密钥分发系统中分束器存在波长依赖性,窃听者据此攻击分束器,以获取密钥信息并且不被发现,而且光纤中存在瑞利散射导致误码率增大。文中提出波分复用器方案来保障量子密钥分发的安全性,并且通过双波长交叉传递来降低误码率。方案中借助于波分复用器将不同波长的光子进行分离,只对部分波长的光子进行偏振测量,Alice和Bob可以通过公共信道分析误码率和收益,得出是否存在窃听者。     

双连续可调偏光分束器

介绍了一种性能优良的偏光分束器。该器件由4/2波片和可调分束角棱镜组合而成,同时具备强度比和分束角连续可调的功能。文中给出了此器件的结构、原理、理论分析和性能实验研究。实验与理论相符。     

基于芯片的静电分束器

提出一个基于分子芯片, 由六个黄金电极构成的静电分束器。分束器的总长度大约10 mm。用经典的蒙特卡罗方法模拟极性分子被装载和分束的动力学过程。用此分束器, 可以得到固定的分束比为0.5:0.5。如果将两个电极杆切断, 通过改变电极电压就可以很容易地操控分束比。     

高精度分光棱镜组的胶合

通过一种分光棱镜组的胶合工艺,从胶合仪器的工作原理、调试、胶合方法及胶合剂等方面讨论了在现有技术水平且无专用仪器的情况下,如何保持分光棱镜组支光路中光束的折转角变、平行性及位置精度。     

应用于投影显示系统的偏振分光镜的设计和制备

讨论了应用于投影显示系统的满足宽光谱范围、大的入射角、高的消光比的偏振分光镜的设计和制备。提出了一种偏振分光镜的新的设计方法 :采用多对迈克尼尔对组合来满足宽入射角范围的要求 ,采用多个中心波长不同的λ 4膜堆来满足宽光谱范围。设计的偏振分光镜在 42 0nm～ 6 70nm的波段范围内 ,在 41.34°～ 48.6 6°的入射角范围内 ,达到p偏振光的平均透过率大于 85 % ,p偏振光的平均透过率与s光的平均透过率之比大于 10 0 0。并给出了设计实例和样品的实测结果     

长程轮廓仪菲涅耳双棱镜对分束结构

针对长程轮廓仪中的一个重要光学部件分束器,设计了一种菲涅耳双棱镜对分束结构。其功能是将一束正入射平行光分成两束间距可变、强度相等且光程差为零的平行光。对菲涅耳双棱镜对结构特点进行了详细的描述,并对基于菲涅耳双棱镜对分出的两束光在傅里叶透镜后焦面上的干涉条纹振幅分布和能量分布做了理论分析和数值仿真。分析和仿真结果表明,菲涅耳双棱镜对不仅具有已有的等振幅分束结构同样的功能,而且能使长程轮廓仪探测精度更高。对比菲涅耳双棱镜对与已有的4种等振幅分束结构的性能发现,菲涅耳双棱镜对兼备结构简单、满足等光程条件以及分出的两束光间距可变等优异分光效果,可作为已有等振幅分束结构的一种替代结构。     

傅里叶红外光谱仪分束器自动装调系统设计

为了提高傅里叶红外光谱仪干涉系统的精度,设计了一种基于一体化分束器的自动装调系统。使用光学胶水将棱镜与分束器固定在一起组成一体化分束器,在一体化分束器上设置三点调整机构,O点位置进行固定作为参考点,在X点、Y点位置装入压电陶瓷,利用压电陶瓷驱动分束器进行微小位移的调整。在动镜匀速运动的情况下,利用四象限检测器检测三路携带相位差信息的信号,对信号进行放大滤波和数字化处理后,采用DSP的ECAP模块捕捉三路相位差信号,并利用增量式PID算法根据相位差来对三个点位的调整幅度进行实时控制,使用DSP的AD模块采集三路信号,并利用USB2.0与上位机进行通信,在上位机上实时显示三路信号图形及相位差信息。利用光学胶水的紫外固化特性,在支架上安装紫外照射灯,调整过程中不断增加照射强度使光学胶水进行深度固化,从而制作出符合傅里叶变换红外光谱仪应用需求的一体化分束器。实验结果表明,所设计的基于一体化分束器的自动装调系统具有结构简单,调整精度高等优点,其能够满足常规红外分束器装调需求。