摘要：高效率光量子信息存储是可扩展光量子信息处理的一个重要工具.本文对一个冷原子系综中两正交光场偏振模的高效率存储进行了实验研究.通过在雪茄型冷原子系统上施加一个中等强度的磁场,消除了原子Zeeman子能级的简并性,从而使磁敏感自旋波从电磁感应透明系统中被移出,由此完成了两正交光场偏振模高效率、长寿命的量子存储.实验测量了两偏振模存储效率与存储时间以及实验重复频率的关系,结果表明,随着重复频率的增加,存储效率逐渐降低,在10 Hz时,测量得到两偏振模存储效率为30%,同时存储寿命达到3 ms.测量结果为偏振纠缠在冷原子系统中的存储提供了重要的实验基础.

摘要：单个中性原子的超精细微波跃迁能级的相干性是基于中性原子量子计算、量子信息处理和量子模拟的基础.我们在实验上利用微波双光子拉曼过程实现了蓝移阱中铯原子基态超精细态|6S1/2,F=3,mF=-1〉和|6S1/2,F=4,mF=1〉间的相干操控,并研究了其相对能级频移随磁场的变化,获得了"魔术"磁场的大小为1.4(2)Gauss(1 Gauss=10-4 T).结果表明,利用魔术磁场可大幅改善超精细态|6S1/2,F=3,mF=-1?和|6S1/2,F=4,mF=1〉之间的相干性,测量到的相干时间可达1.0(1)s.

摘要：多组份量子导引是一种重要的量子资源,是安全量子通信网络的基础.本文设计了串联级联四波混频和混合级联四波混频两种不同的方案,并基于这两种方案分别产生了三组份量子导引和五组份量子导引,通过构建系统量子态的协方差矩阵,理论研究了两种方案产生不同模式组合间的导引参数随四波混频过程振幅增益的变化.结果表明,利用这两种方案可以实现多种类型的量子导引,这一结果不仅有助于理解量子导引在多组份系统的分布而且在实际的安全量子通信网络、量子秘密共享中具有重要的意义.

摘要：引力波的直接探测打开了宇宙观测的新窗口,开启了引力波天文学的新时代。当前世界上运行的第二代地基引力波探测装置分别包括位于美国汉福德和利文斯顿的两台LIGO、位于意大利的Virgo和日本的KAGRA。然而,第二代引力波探测器的应变灵敏度较低,无法探测宇宙中绝大部分天文事件,因此亟需建设第三代地基引力波探测装置。基于山西大学的低噪声激光光源和山西省的废弃矿井资源,山西省政府已经立项,支持建造第三代地基引力波探测装置“谛听计划”。本文通过计算迈克尔逊干涉仪、法布里–珀罗–迈克尔逊干涉仪、功率循环的法布里–珀罗–迈克尔逊干涉仪对引力波信号的频率响应,并与美国激光干涉引力波天文台的LIGO探测器进行对比,分别确定了“谛听计划”法布里–珀罗腔和功率循环镜的反射系数。

摘要：原子系综中的Duan-Lukin-Cirac-Zoller(DLCZ)过程是产生光与原子(量子界面)量子关联和纠缠的重要手段.当一束写光与原子发生作用时,将会产生斯托克斯(Stokes)光子的自发拉曼散射,并同时产生一个自旋波(spin-wave)存储在原子系综中,上述过程即为DLCZ量子记忆产生过程.这一过程被广泛地研究.本文将87Rb原子系综放入驻波腔,并使Stokes光子与光学腔共振,我们观察到有腔且锁定的情况下Stokes光子产生概率比无腔时增大了8.7倍.在此条件下研究了Stokes光子产生概率和写光功率的关系,Stokes光子产生概率随写光功率线性增大.

摘要：连续变量纠缠态光场是实现量子计算、量子通信和量子精密测量的重要量子资源。轨道角动量复用是增加量子通信信道容量的一种有效方式。我们利用铯原子系综中的四波混频过程制备了轨道角动量复用的连续变量纠缠态光场,并实验证明携带l=1,2阶轨道角动量的EPR纠缠态光场可以获得与l=0模式的EPR纠缠态光场相同的纠缠度。此外,我们采用高斯量子失谐表征了携带l=0,1,2阶轨道角动量光场的量子关联,并研究了其在损耗信道中的演化。结果表明轨道角动量复用光场的高斯量子关联在损耗环境中具有鲁棒性。研究结果为利用轨道角动量复用的连续变量纠缠态光场实现高信道容量量子通信提供了参考。

摘要：采用二维磁光阱产生了-个快速^(87)Rb原子流,并在高真空的三维磁光阱中实现了^(87)Rb原子的快速俘获,进一步采用射频蒸发冷却技术实现了原子云的预冷却,然后将原子转移到远失谐的光学偶极阱中蒸发得到了玻色-爱因斯坦凝聚体.实验上可以在25 s内完成三维磁光阱的装载(约1.0×10^(10)个^(87)Rb原子),然后经过16 s的冷却过程最终在光学偶极阱中获得5.0×10~5个原子的玻色-爱因斯坦凝聚体.实验重点研究了二维磁光阱的优化设计和采用蓝失谐大功率光束对四极磁阱零点的堵塞,抑制四极磁阱中原子的马约拉纳损耗,更加有效地对原子云进行预冷却.

摘要：利用结构紧凑的四镜环形单共振光学参量振荡器(SRO)实现了从近红外到中红外的瓦级单频激光输出。通过优化谐振腔腔镜的曲率半径以及谐振腔腔长,设计了双腰斑的四镜环形谐振腔,在两个腰斑处分别放置光学参量振荡晶体MgO∶PPLN和倍频晶体PPKTP。当单频1064 nm泵浦激光的注入功率为21 W时,得到了2.1 W的1550 nm信号光、1.1 W的775 nm倍频光以及1.7 W的3393 nm闲频激光输出,总光光转换效率为23.3%,5 h内信号光、倍频光、闲频光的功率稳定性(均方根)分别优于2.5%、1.6%、0.8%。本团队研制的单频连续波激光器可以应用于包括压缩态光场和纠缠态光场等非经典光场制备的实验中。

摘要：设计了由超低膨胀玻璃材料制作的光学法布里-珀罗(F-P)腔及其真空控温系统,通过双重控温系统实现了F-P腔在环境温度为10~40℃范围的精确控制,该系统在24h内的温度波动约为±0.004℃。通过分析F-P腔的共振频率和铯原子饱和吸收谱,获得了F-P腔的共振频率和腔体材料膨胀系数随温度的变化。通过对测得的数据进行拟合,可以精确确定零膨胀温度为29.286±0.057℃。所提出的温度控制系统有望获得热稳定度为3.494×10^(-14)的光学频率标准。

摘要：报道了一台基于掺氧化镁周期极化铌酸锂(MgO∶PPLN)晶体的1560nm激光外腔谐振倍频器。理论分析了MgO∶PPLN晶体的极化周期容差、吸收损耗以及热透镜效应导致的倍频腔模式匹配效率变化对外腔谐振倍频效率的影响,实验搭建了由国产的MgO∶PPLN晶体和反射腔镜构成的外腔谐振倍频腔,实验研究了不同长度的MgO∶PPLN晶体对外腔谐振倍频效率的影响,并设计出小型化外腔谐振倍频器。利用长度为10mm的MgO∶PPLN倍频晶体,控制MgO∶PPLN晶体的温度为53.45℃,注入功率为1.7W的1560nm基频光,此时最佳谐振倍频效率达84.1%,倍频激光在3h内的输出功率稳定性优于±0.17%。所研制的小型化稳定输出780nm激光的外腔谐振倍频器可用于1560nm非经典光场的制备和基于铷原子的量子存储研究。