非简并四波混频体系中双模光场的纠缠特性

利用非简并四波混频体系制备出稳定的连续变量的纠缠态，研究了纠缠随时间的演化情况.同时，得到双模光场的特征函数.经分析可知，在强抽运光的作用下此体系相当于一个光学参量放大器；在满足一定的条件下，能够制备出稳定的连续变量的量子纠缠态，并且纠缠的程度与双光子抽运光强度、合作参量及失谐频率有关. 关键词： 连续变量 三能级 高斯态 参量放大器     

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。     

实验制备光通信波段1.34μm高纯度的压缩态

本文利用周期极化磷酸氧钛钾晶体构成的光学参量振荡器实验制备了光通信波段1.34μm纯度为0.993的真空压缩态光场,压缩态光场的压缩度为2.98dB、反压缩度为3.04dB。高纯度的真空压缩态光场可为制备光通信波段高保真度的薛定谔猫态提供量子光源。     

由NOPA产生高质量明亮压缩光及明亮EPR光束

通过非简并光学参量放大器获得了明亮双模正交压缩光及明亮EPR光束.实验测得明亮耦合模的正交振幅压缩为57±02dB;信号模与闲置模的正交振幅和(正交位相差)的起伏低于散粒噪声极限54±02dB(54±02dB),EPR关联的乘积为0332±0003. 关键词： 明亮双模正交压缩光 明亮EPR光束 非简并光学参量放大器     

实验条件不完美对薛定谔猫态制备的影响

薛定谔猫态是一类重要的非经典光场,实验上可以通过真空压缩态减光子的方案获得.本文从理论上研究了实验条件对制备薛定谔猫态的影响,主要考虑了包括压缩态的压缩度和纯度、单光子探测器的效率及噪声以及零拍探测器的效率等诸多因素的影响.理想情况下通过减光子方案制备得到的薛定谔猫态为奇光子数态,其相空间原点的Wigner函数为负值是其非经典特性的重要判据,而保真度可以度量制备态与理想猫态之间的相似程度.在压缩态为非纯态以及单光子探测器为商用低效率阈值探测器的情况下,计算了制备猫态的保真度、Wigner函数及其相空间原点处W（0）的表达式,分析了实验条件对薛定谔猫态制备的影响,为制备高质量的薛定谔猫态提供了理论指导.     

利用周期性极化KTiOPO4晶体参量缩小过程产生明亮振幅压缩光

利用周期性极化KTiOPO₄晶体构成的连续准相位匹配简并光学参量缩小谐振腔， 获得了注入红外的明亮正交振幅压缩光.参量振荡阈值为35mW.当抽运光功率为20mW时，测得压缩度为223dB，特别是当抽运光功率为8mW时，测得压缩度为217dB. 关键词： 准相位匹配 简并光学参量放大器 明亮振幅压缩光     

相位抖动对“光学薛定谔”猫态制备的影响

我们通过计算机模拟得到相位抖动情况下"光学薛定谔"猫态的正交分量测量集,利用极大似然估计进行量子态重构,获得"光学薛定谔"猫态的Wigner函数。研究了"光学薛定谔"猫态的保真度及Wigner函数相空间原点值W (0,0)随相位抖动的变化,发现保真度随相位抖动幅度的增大而降低,而W (0,0)值则对相位抖动不敏感。另外,我们在不同的输入态压缩纯度和压缩度下,分析了相位抖动对"光学薛定谔"猫态保真度的影响,结果表明:压缩纯度越大,相位抖动对保真度的影响越小;压缩度越大,保真度对相位抖动越敏感。     

音频段1.34μm压缩态光场的实验制备

音频段压缩态光场是进行连续变量量子精密测量重要的量子资源.本文利用自制的低噪声连续单频671 nm/1.34μm双波长激光器作为抽运源,抽运基于周期极化磷酸氧钛钾晶体的简并光学参量振荡器,进行了光通信波段1.34μm连续变量音频段真空压缩态光场的实验制备.当简并光学参量振荡器运转于阈值以下参量反放大状态时,抽运光场功率为95 mW,本地振荡光功率为60μW时,在分析频率8—100 k Hz范围内研制出1.34μm真空压缩态光场.在分析频率36 k Hz处,压缩态光场的最大压缩度达5.0 d B;在音频频率8k Hz处,压缩态光场的压缩度达3.0 d B.音频段1.34μm压缩态光场可用于实现基于光纤的量子精密测量.     

利用PPKTP晶体半整块光学参量放大器产生1.5μm光通信波段明亮正交振幅压缩光

利用周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体构成的半整块结构简并光学参量放大器获得了连续变量1.5μm光通信波段的明亮正交振幅压缩态光场。光学参量放大器工作于阈值以下反放大状态,阈值功率为220 mW。当780nm抽运光场功率为110 mW,1.5μm注入信号光场功率为115 mW时,下转换光场输出功率为80μW,实测的连续变量1.5μm明亮正交振幅压缩态光场的压缩度达3.0dB。     

态|ψ(3)>q中任意偶数次N次方振幅压缩效应的研究

由于薛定谔猫态光场,尤其是多模薛定谔猫态光场的非经典特性,如各种广义非线性高阶、高次压缩效应,人们构造了多种单模、双模及多模薛定谔猫态光场并研究了其非经典特性,得出了许多全新的物理现象.     

连续变量四组份纠缠态光场的产生

以一对工作在参量反放大状态的非简并光学参量放大器同时产生的两个正交振幅压缩相干态与两个正交位相压缩真空态光场为基础，经过不同位相关系的线性光学变换，可获得四组份纠缠态光场。我们将介绍实验原理和初步试验结果。     

1.5μm光通信波段明亮压缩态光场的产生及其Wigner函数的重构

1.5 μm光通信波段非经典光场在光纤中有着极低的传输损耗, 因而是基于光纤的实用化连续变量量子信息研究的重要资源. 本文利用周期极化磷酸氧钛晶体构成的半整块结构简并光学参量放大器, 实验获得了连续变量1.5 μm光通信波段的明亮压缩态光场. 光学参量放大器的阈值功率为230 mW. 当780 nm抽运光场功率为110 mW, 1.5 μm注入信号光场功率为3 mW时, 连续变量1.5 μm明亮正交位相压缩态光场的压缩度达4.7 dB. 进而利用时域零拍探测系统测量压缩态, 采用量子层析技术重构了该明亮正交位相压缩态光场的Wigner准概率分布函数.     

多用非经典光场产生系统的实验研究

由α-切割KTP晶体组成的半整块非简并光学参量振荡腔，以倍频Nd:YAP激光器作抽运源，可在不同运转条件下获得两类非经典光场.低于振荡阈值，该系统输出最大压缩度为3.7dB的双模正交压缩真空态；高于阈值，产生强度差压缩度为7dB的量子相关孪生光子对.系统能在锁定状态下持续稳定运转半小时以上. 关键词：     

光通信波段低频压缩态光场的实验制备

本文利用周期极化磷酸氧钛钾晶体构成的半整块结构简并光学参量振荡器实验制备了连续变量光通信波段低频压缩态光场。光学参量振荡器的阈值功率为210 mW。当775nm抽运光场功率为130 mW时,在分析频段50kHz~900kHz范围内获得真空压缩态光场。在200kHz分析频率处,压缩态光场的最大压缩度达5.0dB;在最低分析频率50kHz处,压缩态光场的压缩度为2.0dB。该低频压缩态光场可为基于光纤的量子精密测量提供量子光源。     

实用化多功能光压缩器

激光二极管抽运的YAPKTP内腔倍频单频激光器及其抽运的半整块非简并光学参量振荡腔(NOPO)被固定在一体的殷钢底座上构成了全固化多功能光压缩器———Squeezer.通过控制不同的工作条件,在此装置上可以产生多种类型压缩光:阈值以上产生约6dB(74%)量子相关孪生光束;在阈值以下,通过注入信号光参量缩小过程产生21dB明亮正交振幅压缩光;将参量放大器出射的两个频率简并偏振垂直的孪生光束分开,获得振幅反关联位相正关联明亮EPR源. 关键词： 光压缩器 光学参量振荡腔(OPO) 全固化     

795 nm真空压缩的实验产生及猫态模拟

本文利用基于Ⅰ类周期极化磷酸氧钛钾的光学参量振荡器(Optical Parametric Oscillator, OPO)产生了795 nm的真空压缩态,研究了不同透过率的OPO输出镜对压缩度和压缩纯度的影响。理论上,模拟了压缩态减光子制备猫态的Wigner函数,发现在已产生的压缩态下,猫态的Wigner函数原点呈现明显负性。     

利用原子-腔场的拉曼相互作用制备双模SU(2)薛定谔猫态

利用一个参量频率转换过程,在腔中制备双模ＳＵ（２）相干态,然后注入一个与腔场的一个个模发生拉曼相互作用的Ａ型三能级原子,通过原子－腔场相互作用生成腔场－原子纠缠,通过对原子进行选择性测量,腔场－原子纠缠态将塌缩到纯态,即双模ＳＵ（２）薛定谔猫态。     

由非简并光学参量放大系统获得压缩态光所满足的Fokker-Planck方程及其解

通过解非简并光学参量放大的Fokker-Planck方程，得出压缩态光的腔内最大压缩的量子起伏为1/16（真空起伏为1/4）,与已知的简并光学参量放大情形腔内最大压缩为1/8相比，压缩度提高了一倍. 关键词： 非简并光学参量放大 Fokker-Planck方程 腔内最大压缩     

双模SU(1,1)猫态与级联三能级原子的粒子布居相干俘获

研究了双模相干光场与级联三能级原子的相互作用,结果表明,在简并双光子过程中,使原子发生布居相干俘获的俘获光场为双模SU(1,1)薛定谔猫态,并分析了俘获光场的非经典特性 关键词：     

一种双模压缩微波制备的相位锁定方案

相位锁定是双模压缩微波制备的关键问题之一.针对基于超导180°混合环的制备方案相位稳定度不高且信息处理复杂等问题,提出一种相位锁定方案.对约瑟夫森参量放大器的信号输入进行相位调制,输出的单模压缩微波与另一未调制的同频单模压缩微波在超导180°混合环内干涉,实现双模压缩微波的制备与路径分离.将未调制的单模压缩微波与一路双模压缩微波混频,解调出相位调制信号可得到两路单模压缩微波的相对相位及误差,将相位误差反馈于约瑟夫森参量放大器的抽运实现相对相位的锁定,获得稳定的双模压缩输出.本研究对高性能纠缠微波源的设计提供了理论参考.