利用非简并光学参量振荡腔产生连续变量三色三组分纠缠态.PDF

物 理 学报 ActaPhys．Sin．Vo1．61，No．I(2012)014206 利用非简并光学参量振荡腔产生连续 变量三色三组分纠缠态串 闫智辉 贾晓军十谢常德 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) (2011年 6月21日收到；2011年 7月 5日收到修改稿) 利用半经典理论方法计算了运转于阈值 以上的非简并光学参量振荡腔输出信号场、闲置场及反射抽运场的关 联特性．根据vanLoock等提出的连续变量多组分纠缠判据，计算结果表明，常温下这三个光场的正交振幅分量与正 交位相分量之问存在三组分量子关联，得到了三色三组分纠缠态光场．数值计算了关联噪声对参量振荡腔物理参数 的依赖关系，找出了产生三色三组分纠缠态产生的最佳运转条件，为连续变量多组分纠缠态光场产生系统的设计提 供了直接参考． 关键词：连续变量，非简并光学参量振荡腔，三色三组分纠缠态 PACS：42．50．Lc，42．65．Lm，42．65．Yj 1引 言 工作在阂值之上的非简并光学参量振荡腔是 一 种有效的非经典光场产生装置 [15-2o】，早在 2O 量子纠缠是量子力学提供给我们的一种重要 世纪 80年代就被用以产生具有强度关联的孪生光 资源，已经被广泛应用于量子通信、量子计算等 束 ．随着实验技术的进步，2005年前后，不少小 领域．原则上，量子必威体育官网网址通信能够为绝对安全通信 组分别利用非简并光学参量振荡腔在实验 中产生 提供保障 [1]，量子计算能够比经典计算达到更高 了双色双组分纠缠态光场 [22-2s]．之后，人们开始 的运行效率和速度 [2]．目前，基于连续变量两组分 研究非简并光学参量振荡腔的抽运场与两个下转 量子纠缠态光场 的量子离物传态 [0]、量子密集编 换场之间的量子关联 [26]．2009年，Nussenzveig小 码 [4]、量子纠缠交换 5[]等均已实验实现．随着量 组利用运转于阈值 以上的非简并光学参量振荡腔 子信息研究的发展，构建具有实际应用价值的量 在低温 (-23。C)下从实验上第一次观察到三色三 子信息网络成为必然的发展趋势 这就要求制 组分纠缠 2[7]．当前，多色纠缠的研究正处在初始阶 备更多组分的纠缠态光场．目前，各种类型的三组 段．为了寻求有效的实验途径，我们考虑声子噪声 分和 四组分连续变量量子纠缠态光场 已经相继实 对正交位相分量的影响，通过半经典理论详细计算 验产生 [7-9]，并 已应用于量子通信 7【，0]及量子计 了三共振非简并光学参量振荡腔输出场的关联特 算 ~u,12】等具有网络特性的量子信息系统．在所完 性，在常温下得到三色三组分纠缠态光场 以及最佳 成的这些实验 中，所利用的连续变量纠缠态光场各 物理参数，为设计高质量三组分纠缠产生系统提供 组分频率相 同．然而，在一个完整实用的量子信息 了理论依据． 系统中，常常需要不同频率的纠缠光场．例如，在远 距离量子通信中，量子存储 [13】与纠缠纯化 [14]是 2理论计算 必不可少的环节．为此，我们必须考虑原子跃迁频 率与光纤传输窗 口频率光场之间不同频率的纠缠． 非简并光学参量振荡腔 (NOPO)由非线性光 国家重点基础研究发展计划 (批准号：201OCB923103)、国家 自然科学基金创新研究群体科学基金 (批准号：608210)【4)、国家 自然科学基 金 (批准号11074157)和山西省高等学校优