高亮度频率非简并纠缠态光场的制备与检测-山西大学.PDF

V01．44．No．2 7 圈2006 Feb．2007 高亮度频率非简并纠缠态光场的制备与检测 苏晓龙谭爱红贾晓军潘庆谢常德彭垄墀 (山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室，太原030006) 摘 要 利用运转于阈值以上的非简并光学参量振荡器，制备了强度高达22 mw的频率非简并纠缠态光场。用 不等臂马赫一曾德尔干涉仪所测得的正交振幅与正交相位的量子关联度分别为l。25dB和O．60dB。该 方法提供了捌备和检测频率可调谐商亮度纠缠态光绣的檄途径。 关键词 孪生光束；不等臂马赫～曾德尔卡涉仪；量子纠缠 近年来，连续变量量子信息引起广泛关注，纠缠态光场 产生明亮的下转换信号与闲置光束——孪生光束。由于所 在量子离物传态、量子密集编码、量子必威体育官网网址通信等量子信息 产生的孪生光束偏振相互垂直，可以用偏振分束器(PBS)将 系统中起着至关重要的作用。迄今为止，工作于振荡阈值以 之分离。用两个不等臂M—z干涉仪分别测量信号光和闲置 下的简并或非简并光学参量放大器普遍应用于产生连续波 光的正交振幅和正交相位分量，再将各自的测量结果相加 量子纠缠光束。理论研究表明工作于阈值以上的光学参量 或相减，即可测定相应的关联方差。 振荡器所产生的频率非简并孪生光束之间也存在量子纠缠 …，它为我们提供了一种产生可调谐高亮度量子纠缠光束的 新方法。具有较高强度的纠缠态光场易于操控和检测，可方 便地应用于量子通讯系统。 早在上世纪末，几个研究组分别产生了高亮度孪生光 束，并用自零拍探测装置测量了强度量子关联，但均未研究 正交相位关联，因此其量子纠缠特性未得到实验证实f21。直 到2005年，巴西一个研究组才采用扫描一对环形分析腔的 图1高强度纠缠态光场产生系统 方法测量了不同频率的孪生光束之间的相位关联【3】。几乎在 当光学参量振荡器的抽运功率为230mWr阈值为120 同时，我们实验室用工作于阈值以上的光学参量振荡器产 mw的高强度孪生光束，其信 生了强度为22mw的频率非简并纠缠态光场，用不等臂马 mW)时，产生了总功率为22 号光和闲置光的波长分别为1080．215nln和1079．130nnl。 赫一曾德尔fM—z1干涉仪【4】测量了正交振幅与正交相位的关 分析频率为20MHz时，实验测得正交振幅与正交相位关联 联噪声功率谱，证实了光场的量子纠缠特性【5】。 度分别为1．25dB和0．60dB。扣除电子学噪声基底f低于散 在一定的边带频率下，不等臂M—z干涉仪可以将相位 噪声转化为振幅噪声。当置于干涉仪入射镜之前的2／2波片 粒噪声基准约3．9dB)以及不完善探测效率的影响，实际的 dB和1．05 角度为22．5。时，光束能量等分且分别通过干涉仪的长臂和 关联度分别为2．58 dB。从而孪生光束的振幅与 相位关联噪声之和为1．332，小于相应的散粒噪声基准2，满 短臂传输，若边带频率(Q=2可n的相移甘(口=QAL／c)为盯，且 足量子纠缠判据。 通过短臂和长臂的两束光场的相对光学相移为妒=耵／2+2尼盯 m为整数)时，M—z干涉仪输出光场的和与差光电流分