EPR纠缠光束时域量子关联的实验验证 - 山西大学.PDFVIP

量子光学学报15(2)：95～100，2009 ActaSinica QuantumOptica 文章编号：1007-6654(2009)02-0095-06 EPR纠缠光束时域量子关联的实验验证 靳晓丽， 王 宇， 苏晓龙’， 彭垄墀 (量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西大学光电研究所，山西太原030006) 摘要：我们利用平衡零拍探测系统和数据采集系统直接测量了EPR纠缠光束信号光场与闲置光场正交分 量之间的时域量子起伏，验证了其量子关联。通过对EPR纠缠光束中的一束光场进行延迟，验证了信号光 与闲置光不同步时将导致量子关联减弱乃至消失。我们的实验结果为开展连续变量量子密钥分发、非高斯 态的实验制备和纠缠纯化奠定了实验基础。 关键词：EPR纠缠；量子关联； 非简并光学参量放大器 中图分类号：043l 文献标识码：A O 引言 息处理的重要挑战。 量子纠缠是量子信息处理的重要物理基础。 为了在光学系统中产生一个非高斯态，从一 束高斯光束中抽取出一部分光进行光子计数是一 Einstein，Podolsky和Rosen首先讨论了连续变量 正交共轭分量之间的非经典关联，通常称为EPR种较为方便的技术。当测量到一个光子时，这个 纠缠…。1992年，利用双模压缩态光场的正交振被抽取出的高斯态将转化成一个非高斯态，这种 幅和正交位相分量首次从实验上验证了连续变量 技术被称为“减光子法”。最近有一些产生非高 斯态的报道，采用此方法产生了一个量子叠加相 的EPR量子纠缠旧J。利用EPR纠缠，人们可以 完成许多在经典世界无法完成的工作，例如：量 干态l沙∞Ia一I—a【13，14】。由于光子计数在 时域被定义，传统的利用光学载波边带传输信息 子离物传态(Quantumteleportation)¨一J、量子密 dense 的连续变量量子离物传态原理不能用于这些态的 集编码(Quantumcoding)”．6J、量子密钥分 传输。因此为了实现连续变量非高斯态的传输， 发(Quantumkeydistribution)¨J1等。在光学领 域，相干态[4]、压缩态【93及EPR纠缠态的一个子就需要实现EPR纠缠光束时域的量子关联。这 模【l叫等高斯光场作为输入态的量子离物传送已 种EPR纠缠光束正交分量之间实时的量子关联， 经实验实现。这些实验以光学分束、位相延迟、 可用于量子密钥分发、非高斯态的产生、量子纠 压缩、相空间平移以及平衡零拍探测等光学高斯 缠纯化【15,16]等量子信息研究中。目前，日本的 操作为基本实验手段。迄今为止，连续变量的量 A。Furusawa研究组进行了这方面的实验研究，他 子协议也仅用高斯态和高斯操作实施。然而，进 们采用傅立叶变换的方法，将频域测量的结果变 一步发展连续变量量子信息处理的能力需要非高 换到时域，得到EPR纠缠光束时域量子关联ⅢJ。 斯态或非高斯操作[1l12]。因此，非高斯态的量子 我们利用平衡零拍探测器和通用示波器数据 离物传送将成为下一个实现通用连续变量量子信 采集系统直接观测了EPR纠缠光束信号光与闲 收稿日期：2009旬1-30；修回日期：2009-02-05 (200801081022)；山西省青年科技研究基金(2008021002) 作者简介：靳晓丽(1984．)，女，山西运城人，量子光学与光量子器件国家重点实验室、山西大学光电研究所在读硕 士，主要从事量子光学与量子信息的研究。E—mail：jxl8406@gmail．corn t通讯作者：E—mail：suxl@SXU．edu．cn 万方数据 ．96· 量子光学学报 置光正交分量之间的时域量子起伏，实验结果显 “振幅差”与“位相和”同时小于相应的散粒噪声 示两束光场正交分量之