连续变量量子态的频率下转换

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量子态的频率转换,即将某一频率的输入光场转换为另一不同频率的输出光场,而保持其量子态不变的物理过程。量子态的频率转换可以用来产生可调谐的压缩光源,以及一些无法直接通过受激辐射获得激光输出波段的非经典光场;用于量子网络中不同节点之间的量子接口,例如,实现携带量子信息的光场在通信波段和量子记忆波段之间自由的转换,使得各个节点之间可以无缝连接。由于在量子信息处理领域的重要应用前景,近些年来,量子态频率转换引起了人们浓厚的研究兴趣,在理论和实验上均取得了很大的进展,特别是在单光子频率转换方面。  由于量子态制备和探测的高效率和无条件性,连续变量已经成为量子信息处理的一种有效途径,并得到蓬勃发展。本文主要围绕连续变量量子态的频率下转换展开工作,具体内容包括以下几方面:  (1)利用MgO:PPLN晶体,通过外腔倍频过程,实现了明亮的532nm振幅压缩态光场的制备。  (2)理论分析了连续变量量子态的频率转换过程以及影响保真度的因素,实验上以产生的明亮压缩态光场作为信号光,利用1550nm激光作为强泵浦光场,通过谐振增强的高效光学参量下转换过程,实现了明亮532nm信号光场到810nm光场的高保真度量子态频率转换。  (3)理论分析了泵浦场的额外振幅和位相噪声对连续变量量子态频率转换的不利影响,提出了消除噪声影响的方案,即双光学参量下转换过程消除位相噪声,控制泵浦功率在最佳转换点来消除振幅噪声,并在实验上对其进行了验证。
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