波長可調(diào)諧雙光子源的實(shí)驗(yàn)制備.pdf

1、量子糾纏是量子信息學(xué)中最重要也是最為奇特的一個(gè)課題。在量子信息學(xué)中，量子信息的處理離不開量子態(tài)及其演化，而量子糾纏態(tài)毫無疑問是各種各樣的量子態(tài)中最重要的一種。量子糾纏在量子信息學(xué)的兩大領(lǐng)域--量子通信和量子計(jì)算中都有著廣泛的應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算首先就要實(shí)現(xiàn)兩比特邏輯門，通常是受控非門(CNOT)，這種邏輯門事實(shí)上就是將兩個(gè)量子比特糾纏起來的過程。除此之外，量子糾錯(cuò)碼方案通常也要使用量子糾纏態(tài)；在量子通信中，使得糾纏態(tài)具有重要意義的主要是

2、量子隱形傳態(tài)技術(shù)。甚至有人認(rèn)為在某種意義上可以將量子通信等價(jià)于異地糾纏態(tài)的建立，操縱和測量。另一方面，對于量子糾纏態(tài)的性質(zhì)研究也會使得我們能夠更深刻地理解量子力學(xué)。此外，迄今為止，作為最有望首先在實(shí)際應(yīng)用中取得突破的量子密鑰傳輸?shù)浆F(xiàn)在仍沒有實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化傳輸，這大大制約了其實(shí)用價(jià)值。這其中的關(guān)鍵在于沒有量子路由器。以上所說也正是本人將糾纏源(雙光子源)的研究作為碩士論文主要內(nèi)容的原因。 迄今為止，實(shí)現(xiàn)量子糾纏態(tài)的制備、操縱的最重要、

3、最常用也是最方便的方法就是利用在非線性光學(xué)晶體中的自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生光子糾纏態(tài)。在以前的實(shí)驗(yàn)中，用連續(xù)激光泵浦的糾纏源通常有良好的光譜性質(zhì)，而脈沖激光泵浦的糾纏源則有著更好的時(shí)間同步特性以及更高的多光子產(chǎn)生率并被廣泛應(yīng)用于制備具有良好的時(shí)間關(guān)聯(lián)特性的光子源，比如三光子態(tài)，四光子態(tài)甚至是六光子態(tài)。也有些人嘗試用周期性極化晶體來產(chǎn)生新的光子源并取得了一些成績。但是很遺憾目前沒有人能夠同時(shí)把超短脈沖泵浦和信號光置于通信波段結(jié)合起來。這就意

4、味著目前沒有適合于用在光纖網(wǎng)絡(luò)通信的高質(zhì)量光源。本文在介紹了一個(gè)基于周期性極化鈮酸鋰晶體的波長可調(diào)諧通信波段雙光子源。其參量光波長分別為1550nm(通信波段)和539nm(可見光波段)附近。使得該光源既有光纖傳輸時(shí)的高效率，也有休閑光在可見光波段單光子探測器的高可探測率。此外把信號光的線寬控制在3nm以內(nèi)，在超短脈沖泵浦的光源中這是一個(gè)很大的進(jìn)步。通過精確控制晶體溫度，在通信波段獲得超過50nm范圍的波長調(diào)諧范圍。波長連續(xù)可調(diào)的實(shí)現(xiàn)，