基于四波混频的空间复用产生多模量子关联

发布日期: 2017-06-02   作者:  浏览次数: 61

近年来,量子信息处理中量子网络的研究成为热点,并吸引了越来越多的关注。制备具有多模量子关联与纠缠的粒子或者光束是实现量子信息处理中量子网络的基础。国际上已经在时域和频域,利用时间复用和频率复用成功地制备出具有量子关联与纠缠的多模量子态。近期实验室荆杰泰教授研究小组把在光纤通讯领域得到广泛应用的空间复用技术与非线性四波混频过程相结合,在理论上提出并在实验上制备了两种类型的多模量子态。

如图1所示,利用多个注入光同时和一个泵浦光发生四波混频,可以使系统产生的量子关联光束的数量以指数形式增加,并且多光束之间的量子关联度得到增强,论文发表在Phys. Rev. A 95, 023803 (2017)。如图2所示,利用一个锥形泵浦光(等价于连在一起的N束泵浦光)和一个注入光发生四波混频,这样可以使系统产生的量子关联存在于高斯模式的探针光和锥形的共轭光之间,即量子关联存在于不同模式的光束中,论文发表在Opt. Lett. 42, 1201 (2017)。这两项工作填补了产生多模量子态只有时间复用和频率复用而没有空间复用的空缺,对将来的量子信息处理中量子网络的实现具有重要的潜在价值。另外荆杰泰教授小组最近在非线性量子干涉仪以及级联四波混频产生多光量子关联方面也取得了一些研究进展,论文相继发表在Opt. Lett. 42, 366 (2017)Phys. Rev. A 95, 013811 (2017)Opt. Express, 25, 1350 (2017)Sci. Rep. 7, 40410 (2017)Appl. Optics 56, 2398 (2017)等。