基于原子系综四波混频过程的量子关联以及干涉研究
发布时间：2021-09-03 05:47
量子光学是现代物理学中最重要的学科之一。其中,量子关联是一种非常有价值的非经典效应,对量子光学具有重要的科学意义。量子关联光束由于降低了量子噪声,可以显著改善系统的性能。因此,量子关联光束被广泛应用于量子通讯和量子精密测量领域。近年来,四波混频过程被证明是一种产生量子关联光束的有效手段。这种四波混频过程在产生量子关联光束上有许多优点。首先,由于产生的量子关联光束具有空间多模的性质,因此可以在空间域中很好地分离。其次,由于四波混频过程的强非线性,这个过程不需要光学腔。第三,这种四波混频被证明是一种接近量子极限的低噪声放大器。因此,基于这些优点,四波混频过程被广泛应用于产生强量子关联和搭建光学干涉仪。本文主要介绍利用四波混频过程产生量子关联光束以及利用其产生的光束搭建光学干涉仪。具体将从以下四个方面介绍:1、我们在实验上利用干涉效应,在连续变量量子体系中实现了两光束间量子关联的增强。通过利用干涉效应,我们将非相敏四波混频产生的两光束强度差压缩从8.97±0.24 dB或者8.76±0.26 dB增强到10.13±0.21 dB。这也是四波混频产生光束的强度差关联首次突破10 dB。另外,我...
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
压缩源
华东师范大学博士学位论文3年成功实现了13.2dB压缩度的压缩态[9]，如图1.1(b)所示。压缩态由于其对量子噪声的抑制，被广泛的应用于量子精密测量领域。H.J.Kimble教授团队在1987年成功利用压缩态注入突破了Mach-Zehnder(MZ)干涉仪的测量灵敏度极限[10]。之后，压缩态被用来突破各种传统干涉仪的测量灵敏度极限[11-13]。其中最重要一项应用是压缩态可以显著地提高激光干涉引力波天文台(LIGO)的探测灵敏度[14-16]。图1.2(a)给出了压缩态提高LIGO探测灵敏度的实验装置[14]。另外，2010年，M.W.Mitchell教授团队利用压缩态使得光学磁力计的灵敏度提升了3.2dB[17]。2018年，U.L.Andersen教授团队利用压缩态成功将光机磁力仪的探测灵敏度提升了20%[18]，如图1.2(b)所示。除此之外，压缩态还被用于激光束定位[19,20]、旋转角测量[21]和时间传输[22]。其中压缩态用于激光束定位[19](时间传输[22])的实验装置如图1.2(c)[1.2(d)]所示。总的来说，压缩态对于量子精密测量领域至关重要，它的提升作用几乎覆盖了整个量子精密测量领域。因此，在尽可能多的体系中实现高压缩度的压缩态对于量子精密测量领域十分关键。图1.2压缩态的应用。(a)LIGO探测灵敏度的提升[14]。(b)光机磁力计的探测灵敏度提升[18]。(c)激光束定位[19]。(d)时间传输[22]。
华东师范大学博士学位论文41.2.2纠缠态在连续变量领域，另一种非常重要的非经典态是纠缠态。1992年，连续变量EPR纠缠态第一次被H.J.Kimble教授团队实验证明[23]。在2000年，Lu-MingDuan教授和R.Simon教授首次提出了连续变量系统的纠缠判据[24,25]。之后，两组份EPR纠缠态开始在实验上被广泛实现[26,27]。随着时间的发展，产生多模量子纠缠态成为很多研究组关注的课题。2003年，通过使用线性光学分束器将两组份EPR纠缠态进行线性变换，彭堃墀教授团队首次实现了三组份纠缠态[28]，如图1.3(a)所示。这个工作为以后使用线性光学分束器产生更多组份纠缠态奠定了坚实的基矗同样在2003年，A.Furusawa教授团队使用线性光学分束器也产生了三组份纠缠态[29]。之后，彭堃墀教授团队在2007年使用线性光学分束器成功实现了四组份簇态[30]。2012年，彭堃墀教授团队成功实现了八组份簇态[31]。通过使用线性光学分束器来产生多模量子纠缠会引入分束器网络以及一定的光学传输损耗，因此在一定程度上限制了其产生多模量子纠缠的数量和质量。在2013年，A.Furusawa教授团队通过引入时间图1.3通过不同技术实现多组份纠缠。(a)线性分束产生三组份纠缠态[28]。(b)时间复用纠缠态[32]。(c)两维时间复用纠缠态[33]。(d)频率复用纠缠态[35]。
本文编号：3380531
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
压缩源
华东师范大学博士学位论文3年成功实现了13.2dB压缩度的压缩态[9]，如图1.1(b)所示。压缩态由于其对量子噪声的抑制，被广泛的应用于量子精密测量领域。H.J.Kimble教授团队在1987年成功利用压缩态注入突破了Mach-Zehnder(MZ)干涉仪的测量灵敏度极限[10]。之后，压缩态被用来突破各种传统干涉仪的测量灵敏度极限[11-13]。其中最重要一项应用是压缩态可以显著地提高激光干涉引力波天文台(LIGO)的探测灵敏度[14-16]。图1.2(a)给出了压缩态提高LIGO探测灵敏度的实验装置[14]。另外，2010年，M.W.Mitchell教授团队利用压缩态使得光学磁力计的灵敏度提升了3.2dB[17]。2018年，U.L.Andersen教授团队利用压缩态成功将光机磁力仪的探测灵敏度提升了20%[18]，如图1.2(b)所示。除此之外，压缩态还被用于激光束定位[19,20]、旋转角测量[21]和时间传输[22]。其中压缩态用于激光束定位[19](时间传输[22])的实验装置如图1.2(c)[1.2(d)]所示。总的来说，压缩态对于量子精密测量领域至关重要，它的提升作用几乎覆盖了整个量子精密测量领域。因此，在尽可能多的体系中实现高压缩度的压缩态对于量子精密测量领域十分关键。图1.2压缩态的应用。(a)LIGO探测灵敏度的提升[14]。(b)光机磁力计的探测灵敏度提升[18]。(c)激光束定位[19]。(d)时间传输[22]。
华东师范大学博士学位论文41.2.2纠缠态在连续变量领域，另一种非常重要的非经典态是纠缠态。1992年，连续变量EPR纠缠态第一次被H.J.Kimble教授团队实验证明[23]。在2000年，Lu-MingDuan教授和R.Simon教授首次提出了连续变量系统的纠缠判据[24,25]。之后，两组份EPR纠缠态开始在实验上被广泛实现[26,27]。随着时间的发展，产生多模量子纠缠态成为很多研究组关注的课题。2003年，通过使用线性光学分束器将两组份EPR纠缠态进行线性变换，彭堃墀教授团队首次实现了三组份纠缠态[28]，如图1.3(a)所示。这个工作为以后使用线性光学分束器产生更多组份纠缠态奠定了坚实的基矗同样在2003年，A.Furusawa教授团队使用线性光学分束器也产生了三组份纠缠态[29]。之后，彭堃墀教授团队在2007年使用线性光学分束器成功实现了四组份簇态[30]。2012年，彭堃墀教授团队成功实现了八组份簇态[31]。通过使用线性光学分束器来产生多模量子纠缠会引入分束器网络以及一定的光学传输损耗，因此在一定程度上限制了其产生多模量子纠缠的数量和质量。在2013年，A.Furusawa教授团队通过引入时间图1.3通过不同技术实现多组份纠缠。(a)线性分束产生三组份纠缠态[28]。(b)时间复用纠缠态[32]。(c)两维时间复用纠缠态[33]。(d)频率复用纠缠态[35]。
本文编号：3380531
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