基于冷原子系综的非经典关联光子源研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文基于冷原子系综的非经典关联光子源研究姓名：陆小松申请学位级别：博士专业：光信息科学与技术指导教师：郭光灿;史保森20090501摘要探测光频率失谐量，探测光强，控制光强以及前后向散射光收集光路上的偏振片方向，测量了关联度与以上实验参数的关系，并与理论计算作了比较。第五章，单光子与原子系综激发态的关联。同时作用的探测光和控制光还不能表明原子中一定产生相应的原子激发。我们错开控制光与探测光的作用次序，时序控制的写光脉冲在原子中激发出反Stokes光子被收集，经过一段可控延迟后的读光脉冲使冷原子团

2、中的集体自旋激发态还原为沿反向传播的Stokes光子，我们对这两种光子进行符合测量，发现在一定延迟时间下仍然可以满足对Cauchy—Schwartz不等式的违背，这表明这种非经典关联性在原子系综中被保持，或者可以说写光激发的反Stokes光子与原子中的集体自旋激发态具备了非经典关联性。另外本文还包含了一些理论工作，第六章提出了两种利用原子系综和线性光学方法几率性制备GHZ态的方案，该方案具有对位相涨落不敏感的优点，更易于在实验上被实现。本文的创新点在于研究了利用自发四波混频制各非经典关联光子对过程中写光失谐等参数对获得

3、的二阶关联函数的影响，实验结果和理论预言作了比较，为选择合适的写光参数最大程度优化关联光子对提供了基础。在原子团具有一定光学厚度和收集光子具有固定的耦合传输损失率条件下，增大探测光失谐量和减小探测光强以降低写光对基态原子的激发几率，是提高二阶互关联度的方法，但两者都会伴随单路光子计数率的下降，从而增加背景噪声的影响，如何选择合适的激发光参数，是保证关联或纠缠资源得到最大利用的关键。关键词：冷原子四波混频自发拉曼散射非经典关联光子对符合探测二阶关联函数lIAbstractABSTRACTBuildingthequantu

4、mrepeaterforentanglementswapping，transmissionandpurificationisakeypointtorealizelongdistancecommunication．FirStstepisachieVingea'ectiVe佃a11sfomationoftheentanglementf如mthephotoncarriertoothermediain、Ⅳhichcoherentinfomationcouldbepreservedmuchlonger，matis，quantum

5、memory．ForsomeadVantages，mostoftheschemesarebaSedonatomicensembles．Inthisarticle，thedesignofthewholeexperimentalSetupforcoolingandtrappingmeatomsisdescribed，whichconsistsoftheultra-highVacuumsystem，theli曲tp砒andbackgroundmagneticfieldfortheMOT，themonitorsystemfor

6、realtimeobserVation，especially，me矗equencystabilizationandf诧quencyshiRofthediodelaSers，、VhichisVeryimportanttoobtahlaStablecoldatomiccloud．Thenuorescenceintensi够a11dabso印tionrateismeaSuredtoknowhowmanyatomsaretr{lppedinthecloud．Theopticaldepth，whichisof酎eatimport

7、anceofthesubsequenteXperiments，isgreatlyimprovebyr印lacingthef如S0urcewithabetterone，increasingtheintensityanddiameterofthetrappingbeanlsandchoosingproper疗equencydetuningoftheli曲t．SpatialmodecouplingisimportantforthegenerationaIldcollectionofnon—classicalcorrelate

8、dphotonpairs．ButitisdifnculttoachieVemodecouplinginactualexperimentsasthescatteringlightisVeryweak．SoweestablishastimulatedRarIlanscatteringset-upviafour_waVemixingpr