利用非平衡光纤Mach.Zehnder干涉仪探测频率非简并纠缠态.PDF

第57卷第6期2008年6月 物 理学 报 V01．57，No．6，June，2008 1000。3290／2008／57(06)／3514．．05 ACTAPHYSICASINICA @2008Chin．Plays．Soc． 频率非简并纠缠态光场* 商娅娜 王 东 闰智辉 王文哲 贾晓军+ 彭茔墀 (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) (2007年9月14日收到；2007年10月19日收到修改稿) 采用两对光纤构成的非平衡Mach．Zehnder干涉仪，对非简并光学参量振荡腔产生的20raW频率非简并孪生光 束间的强度差与位相和的关联噪声进行测量，在分析频率为2MHz处测得关联噪声分别低于散粒噪声基准3．1和 1．3dB，从实验上证实了在较低分析频率处孪生光束之间有较高量子纠缠． 关键词：光学参量振荡腔，孪生光束，光纤Mach．Zehnder干涉仪 PACC：4250，4265，4265K 涉仪在20MHz分析频率处测量了孪生光束强度差 1．引 言 与位相和的关联噪声功率谱n副．但理论分析指出： 在较低分析频率处，孪生光束的强度差与位相和关 纠缠态光场在量子离物传态，量子密集编码，量 联更大]．要在较低分析频率处测量，就要求增大 子必威体育官网网址通信等量子信息系统中起着至关重要的作 M．z干涉仪两臂的光程差，因而增加了光路系统的 用，因而引起人们的广泛关注…．迄今为止，工作于 不稳定性．因此，我们在以前工作的基础上，改用光 纤构建非平衡M．z干涉仪进行测量．计算表明，当 振荡阈值以下光学参量放大器(opticalparametric m 两臂光纤长度分别为50和2m，其光程差为48 amplifier，OPA)被普遍应用于产生连续波量子纠缠 光束心“-．而理论研究表明，运转于阈值以上的非简 时，可以测得分析频率为2MI-Iz时孪生光束的强度 差与位相和的关联噪声谱． 并光学参量振荡腔(non．degenerateopticalparametric oscillator，NOPO)所产生的频率非简并孪生光束之间 2．NOPO噪声特性 也存在量子纠缠¨-9J．1989年，Fabre等人用半经典 方法推导出工作于阈值以上的NOPO产生的孪生光 采用半经典方法分析NOPO的噪声起伏特性， 束之间强度与位相关联的表达式一．随后，几个研究 考虑如图1所示的光学环形腔模型‘引． 组分别产生了高亮度孪生光柬，并用自零拍探测装 置测量了强度关联¨㈣51，但孪生光束的位相关联在 很长时间内都未观察到．直到2005年，Fabre研究组 通过在NOPO中插入一个,114波片，使得产生的孪 生光束频率简并，观测到位相和起伏高于散粒噪声 极限(SNL)3dB¨引．同年，Villar研究组通过扫描一对 可调环形分析腔，测量到不同频率的孪生光束之间 存在位相关联¨利．几乎在同时，我们研究组用工作 于阈值以上的NOPO产生了强度为22mw的频率非 图1 NOPO示意图(a手，ar，a}分别为输入的抽运场。信号场和 闲置场；a∥，a叫I，口耋呲为输出场) 简并纠缠态光场，并用非平衡Mach．Zehnder(M．z)干 究发展计划(973)项目(批准号：2006CB921101)资助的课题． t通