窄带极化纠缠光源的实验制备及其应用

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1、作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：杨剑原子与分子物理潘建伟教授杨涛教授二Oo九年五月UFinishedtime：May，2009中国科学技术大学学位论文原创性和授权使用声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检索，可以

2、采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。作者签名：年月日摘要本论文主要内容是实验研究适合于量子存储的窄带极化纠缠光纵以及其在量子信息上的应用。我们在实验上利用腔增强的光参量下转换的方法，在国际上首次实验实现了适合于量子存储的单模的窄带极化纠缠光源；在此基础上首次实验实现了不需要同步的两个独立光源的量子态隐形传输以及首次产生了窄带三光子GHZ纠缠态；我们进一步改善系统，首次实验实现了确定性的窄带极化纠缠光源。我们在实验中发展起来的技术将在未来的远程量子通讯，线性光学量子计算，量子力学基础检验等重要科学问题的研究中起到重要作用

3、。关键词：窄带；腔增强的参量下转换；不需同步的量子态隐形传输：GHZ态AbstractAbstractThepresentdissertationismainlyaboutexperimentalgenerationofnarrow-bandpolarization-entangledphotonsourcesandtheirapplicationsinquantuminformation．Wehavefurtherdevelopedthemulti-photoninterferencetechniquesintotheregimeofcontinuouswave．T

4、hroughcavity—enhancedspontaneousparametricdown-conversion，inthisdissertation，wereportforthefirsttimetheexperimentalrealizationofanarrow-bandpolarization—entangledphotonsource、加thalinewidthof9．6MHzwhichiscomparabletothetypicallinewidthofatomicensemble．basedquantummemories，ofsynchronizati

5、on-freequantumteleportationandnarrow-bandthree。photonentanglement，ofdeterministicnarrow-bandpolarization—entangledphotonsourceandnarrow—bandarbitrarynon-maximallyentangledpurestates．Thetechniquesdevelopedinthisdissertationwoulddramaticallyfacilitateprogressesinmanyimportantfieldsofscien

6、tificresearch,includinglongdistancequantumcommunication,linearopticsquantumcomputationandtestofthefoundationofquantummechanics．KeyWords：Narrow-band，Cavity—enhancedSPDC，Synchronization-freequantumteleportation，GHZstateⅡ目录第l章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1第2章量子信息的基本概念和技术手段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．52．1量子

7、信息的基本概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯■⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．52．1．I量子叠加态原理和量子比特⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。52．1．2量子纠缠、EPR佯谬和Bell不等式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62．1．3量子态隐形传输和量子纠缠交换⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯lO2．1．4量子计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132．2量子光学的基本技术手段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯142．2．1单光予干涉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯142．2