摘要：目前,多光子纠缠态的制备大多通过线性光学器件演化自发参量下转换一阶激发过程产生的纠缠光子对得到.本文考虑由自发参量下转换源二阶激发产生四个不可区分的纠缠光子制备四光子超纠缠态的情况.通过几组分束器、半波片和偏振分束器等线性光学器件设计量子线路演化四光子系统,结合四模符合探测,可得到同时具有偏振纠缠和空间纠缠的四光子超纠缠态.

摘要：铌酸锂晶体在3.2μm波段满足群速度匹配条件,可以在自发参量下转换(SPDC)过程中产生频域无关联光子对。但是,此时光子对在空间域通常为环状分布,降低了光子对的收集效率,从而降低光源亮度。如何让双光子在满足频域无关联的同时,处于空间单模状态,成为了一个亟需解决的问题。通过理论计算和数值模拟,对双光子的空间分布进行优化设计,发现周期极化铌酸锂和定制极化铌酸锂在特定波长和温度条件下,在SPDC中产生的双光子可在空间呈现类束状分布,施密特数可达1.170和1.150。本方案可为中红外波段的量子光学实验提供频域无关联和空间单模的量子光源。

摘要：纯态单光子源是光量子信息技术的重要资源,它在量子通信、量子计算等新一代信息技术中具有重要的应用价值。本文基于周期极化铌酸锂(periodically poled lithium niobate,PPLN)晶体提出一种小型化、可预知单光子源的制备方案,在满足群速度匹配和准相位匹配条件下,设计一种非简并自发参量下转换过程,产生频率解关联的光子对,进而实现可预知纯态单光子源的制备。从理论上推导出频率解关联的参数条件,详细计算不同条件下光子对产率,研究发现:相同参数条件下,在铌酸锂晶体波导结构中,光子的产生效率比相应体块晶体中提高4—6个数量级。研究结果有助于提高小型化单光子源的纯度和产率,对集成化量子光学芯片进一步发展具有重要推动作用。

摘要：为满足全球气候观测、定量化遥感等超高精度定标需求,研制了基于参量下转换自校准辐射基准源原理样机,设计时充分考虑原理样机模块化、轻量化与集成化.对探测器模块关键部位结构进行静力学分析,结果显示由零件形变导致探测器光敏面位置偏移21μm,探测器光敏面直径为180μm,透镜聚焦的光子光斑直径为16μm,光斑可全部进入探测器光敏面,满足设计需求.用微光相机观察各探测器前光子光斑,结果显示光斑形状规则、大小完整,用单光子探测器采集相关光子,通过符合测量绘制出八通道四对相关光子符合峰,验证了原理样机整机结构设计达到设计目标.

摘要：基于MATLAB图形用户界面接口(GUI),采用软件设计方式,实现量子纠缠光信号的采集,以及对采集到的两路量子纠缠光信号的符合算法。通过对符合算法中不同的符合门宽、采集时间和延时增加步长3个重要参数的性能实验,优化和确定各参数的选值。通过对量子纠缠光符合计数与到达时间差(TDOA)的研究,完成地面数据获取与信息处理模块的设计与实现。设计并实现了时间差拟合的仿真平台。实验结果达到了期望的精度和效率的需求。

摘要：为了实现利用非线性晶体自发参量下转换(SPDC)产生的相关光子测量光电探测器量子效率,对相关光子符合计数装置的设计及符合计数方法的系统修正进行了研究。介绍了SPDC相关光子的产生机理以及利用其进行光电探测器量子效率测量的原理。设计了两种不同的符合计数装置,"门控双通道光子符合计数装置"和"基于TAC/MCA的符合计数装置"。分析了两种计数装置符合结果的偶然符合、丢失符合、符合器死时间、探测器死时间等误差,并分别给出了修正因子及修正因子的计算和测量方法。结果表明:修正后两种方法量子效率测量结果的一致性<0.4%,均能满足量子效率符合测量的需要,提出的修正方法也具有很好的可操作性。

摘要：研究了BBO非线性晶体温度变化对自发参量下转换相关光子输出角度和转换效率的影响,以此获取BBO非线性晶体适宜的工作温度,从而降低温度对系统长期稳定性的影响.根据实验需求设计晶体夹持和温控系统,通过ANSYS热分析保证系统的可行性和可靠性.之后改变晶体加热温度,在温控精度不低于±0.03℃条件下测量相关光子输出角度和不同光束质量下光子数率随温度变化曲线.结果表明随着晶体温度的升高,相关光子输出角度随温度增加呈正比例减小趋势,该结果与理论计算结果相符.同时晶体从25℃升温至55℃可提高较差光束质量光子数率约34%,55℃以后,温度增长在较小比例提高光子数率的同时会极大的提高测量的背景噪声.综合可知,BBO晶体在工作过程中使用温度以55℃为宜.

摘要：设计了一个新的非局域双缝双光子干涉的实验,从局域的量子理论出发,计算得到了与实验现象相一致的理论结果,说明即使光子对是非纠缠的,也可以得到表观为非局域的实验结果。

摘要：量子计算是高性能计算的前沿研究方向,光子物理体系是量子计算的重要实现途径之一。在光量子计算系统中,纠缠光子源用于生成编码量子信息的光子,其性能直接影响量子比特的数量与质量。系统分析了最常用的纠缠光子源技术——基于自发参量下转换的纠缠光子源,研究了基于I型自发参量下转换纠缠多光子源的纯度、亮度的性能模型,推导出由纠缠双光子获得纠缠多光子的关键条件。同时,利用偏硼酸钡晶体器件设计实现了I型自发参量下转换纠缠双光子源,基本验证了上述性能模型。本文模型与实验结果,为在光量子计算系统中实现更多量子比特提供了理论和技术支撑。

摘要：利用基于参量下转换产生的相关光子可以实现"无溯源"的绝对定标.该定标方法推广应用于模拟探测器定标的过程中,其中获取高通量的相关光子是一个重要的难点.介绍了一种基于自发参量下转换制备高通量相关光子的方法原理和实验装置。采用532 nm连续激光泵浦周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体,在满足准相位匹配(QPM)方式下产生高通量的纠缠光源,改变泵浦光源的功率,实验结果显示具有较好的线性.叙述了准相位匹配技术原理,搭建了制备高通量相关光子的实验装置,并优化了泵浦激光光源和各光学元器件的设计参数。该研究结果为后期进行高精度定标和模拟探测奠定了基础。