近共振系統(tǒng)中噪聲壓縮與量子糾纏的研究.pdf

1、共振熒光是量子光學(xué)和激光物理的核心內(nèi)容,是探索光本質(zhì)過(guò)程中的起著基石作用。共振熒光光場(chǎng)的正交相位分量具有非經(jīng)典壓縮性,這為壓縮光的制備提供了一個(gè)有效且易于實(shí)現(xiàn)的途徑。共振熒光正交相位分量壓縮是在不違背測(cè)不準(zhǔn)原理的情況下其量子起伏小于散粒噪聲,使得壓縮光在光通訊上得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)量子信息學(xué)迅速發(fā)展,量子糾纏作為量子信息處理的基礎(chǔ)資源引起了研究者的足夠重視。量子糾纏是指復(fù)合系統(tǒng)中的兩體或者多體之間的非定域的強(qiáng)量子關(guān)聯(lián),是量子信息存貯和傳

2、輸?shù)幕举Y源。而非高斯糾纏源在量子提和連續(xù)變量的量子計(jì)算中是必不可少的。共振熒光是典型的非高斯光源,在熒光場(chǎng)中獲得非高斯糾纏對(duì)量子通訊的發(fā)展有著重大意義。
　　 1.三色相位依賴(lài)的共振熒光邊頻壓縮
　　 利用量子回歸定理,拉普拉斯變換和多色諧振展開(kāi)的計(jì)算給出了三色驅(qū)動(dòng)的二能級(jí)原子共振熒光的噪聲譜。研究表明即使在邊頻分量相對(duì)于中心分量是很弱的情況下,噪聲譜對(duì)邊頻相對(duì)于中心頻的相對(duì)相位和有很強(qiáng)的依賴(lài)性。當(dāng)相對(duì)相位和為π時(shí),熒

3、光場(chǎng)的同向正交分量壓縮出現(xiàn)在對(duì)稱(chēng)的邊頻±-Ω(-Ω=、√△2-Ω20)處;相對(duì)相位和取為0,則壓縮遭到破壞。驅(qū)動(dòng)場(chǎng)的中心頻強(qiáng)驅(qū)動(dòng)成分(Ω0》|Ω1,2|)引起的斯塔克分裂誘導(dǎo)了邊頻(ω0±-Ω)的雙光子輻射。于此同時(shí),驅(qū)動(dòng)場(chǎng)的弱調(diào)制成分也導(dǎo)致了該邊頻處的雙光子輻射。故壓縮出現(xiàn)在噪聲譜的邊頻位置。
　　 2.集合共振熒光的邊頻糾纏
　　 強(qiáng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的二能級(jí)集合原子的共振熒光Mollow譜的邊頻和中心頻能夠很好的分離,我們把每

4、個(gè)邊頻當(dāng)做一個(gè)光場(chǎng)研究其相互間的關(guān)聯(lián)。由于共振熒光的光子數(shù)滿足非高斯光子分布,所以共振熒光是非高斯光,判斷其邊頻糾纏的存在需要使用高階判據(jù)。根據(jù)Shchukin和Vogel提出的部分轉(zhuǎn)置負(fù)定性判據(jù),我們采用四階判據(jù)驗(yàn)證了集合原子共振熒光的兩個(gè)邊頻是糾纏的。糾纏源于在系統(tǒng)的自發(fā)參數(shù)過(guò)程中建立的非經(jīng)典的量子關(guān)聯(lián)。
　　 3.原子記憶效應(yīng)引起的高頻EPR糾纏
　　 當(dāng)原子的弛豫時(shí)間比腔場(chǎng)的弛豫時(shí)間長(zhǎng)或者兩者可以相比時(shí),原子記憶

5、效應(yīng)發(fā)生作用。我們研究了由N個(gè)雙A型四能級(jí)原子組成的混頻系統(tǒng)中的一對(duì)斯托克斯(stokes)場(chǎng)和反斯托克斯(anti-Stokes)場(chǎng)的連續(xù)變量糾纏。由于原子記憶效應(yīng),這對(duì)場(chǎng)的糾纏得到提高,并實(shí)現(xiàn)邊頻的Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)糾纏。原子有較長(zhǎng)的弛豫時(shí)間,當(dāng)腔場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí),原子還沒(méi)有完成其自發(fā)輻射過(guò)程。導(dǎo)致自發(fā)輻射不能對(duì)場(chǎng)起到完全反饋的作用。從而就抑制了起伏,加強(qiáng)了關(guān)聯(lián),提高糾纏程度。且邊頻EPR糾纏出現(xiàn)的