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基于四波混频过程产生八组份纠缠及损耗对量子压缩影响的理论研究

刘焕章  
【摘要】:四波混频过程是一种产生量子压缩和多组份量子纠缠的有效方式,在量子信息和量子精密测量中有着十分重要的作用,本文中,基于四波混频过程我们分别提出了两个研究方案:一、损耗对相敏四波混频过程产生量子压缩影响的研究;二、基于两个对称级联四波混频过程产生八组份纠缠的研究。通过使用光学分束器模型来模拟光学传输和探测所导致的损耗,本文在理论上研究了损耗对相敏四波混频过程产生孪生光束量子压缩的影响。我们分别研究了系统中不同强度增益、注入功率比和相位条件下损耗对量子压缩的影响。结果表明,该系统的量子压缩随着强度增益的增加而增大;随着注入功率比的增加呈先增大后减小的趋势,且均在注入功率比β=1时达到最大;在相位θ=0处压缩最大,在θ=π处反压缩最大。此外,我们发现,在不同的参数情况下,随着损耗的增大,系统的量子压缩都在减小。我们的理论结果为相敏四波混频过程实际应用提供了理论依据。我们理论上提出了一种两个对称型级联四波混频过程的方案来产生真正的八组份纠缠。该方案利用光学分束器将两个独立的对称型级联四波混频过程联系起来。为了呈现该方案的纠缠特性,我们首先通过使用高斯纯态的图形演算来验证所生成的态是H-图态,然后利用推导出来的耦合强度矩阵揭示生成态的内部相互作用。然后我们通过部分转置保持正定性来研究这种方案产生八组份纠缠的可能性。我们发现,该方案中整个增益区域存在八组份纠缠,且强度增益越大,纠缠程度越大。此外,我们还探究了传输率对系统纠缠特性的影响以及系统的两组份纠缠对强度增益和光学分束器的传输的依赖性。我们的方案为在实验上产生真正的八组份纠缠提供了一种理论依据。


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