本書主要圍繞量子網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與應(yīng)用展開。全書共5 章：緒論、紫外光場及單組分壓縮態(tài)光場、兩組分和三組分偏振糾纏態(tài)光場、光電探測器設(shè)計(jì)理論分析、利用連續(xù)變量偏振糾纏態(tài)實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)中確定性的糾纏分發(fā)。首先實(shí)現(xiàn)了糾纏態(tài)的制備，分別利用兩個(gè)和三個(gè)非簡并光學(xué)參量放大器得到兩組分偏振糾纏態(tài)光場和連續(xù)變量三組分偏振糾纏態(tài)光場，利用電磁感應(yīng)透明效應(yīng)建立了三個(gè)原子系綜間的量子糾纏；其次利用高信噪比自舉光電探測器實(shí)現(xiàn)光場壓縮度的有效提升；最終利用連續(xù)變量偏振糾纏態(tài)實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)中確定性的糾纏分發(fā)，為構(gòu)建實(shí)用化量子網(wǎng)絡(luò)提供了一種可行方案。
本書可以作為高等院校原子分子物理、量子通信、量子存儲(chǔ)等相關(guān)領(lǐng)域師生的參考用書，也可供從事相關(guān)工作的科研與技術(shù)人員參考。
吳量，山西工程科技職業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院副教授，系主任，光學(xué)專業(yè)博士，主要從事光學(xué)探測、信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、量子信息存儲(chǔ)等方面的研究工作，主持、參與多項(xiàng)國家項(xiàng)目和省部級(jí)項(xiàng)目；發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文10余篇。
第1章 緒論 1
1.1 光場的量子化 1
1.1.1 電磁場的量子化 1
1.1.2 海森堡不確定性原理 1
1.1.3 光場量子噪聲 2
1.2 非線性光學(xué)基礎(chǔ) 2
1.2.1 測不準(zhǔn)原理 2
1.2.2 線性化算符 3
1.2.3 二次諧波產(chǎn)生過程 3
1.2.4 光學(xué)參量放大 5
1.3 量子態(tài)光場 7
1.3.1 量子態(tài) 8
1.3.2 相干態(tài) 13
1.3.3 壓縮態(tài) 14
1.3.4 壓縮態(tài)的主要檢測方法 20
1.4 PDH 鎖定技術(shù) 22
1.5 量子信息 24
1.5.1 量子密鑰分發(fā) 25
1.5.2 量子中繼 28
1.5.3 量子存儲(chǔ) 28
1.6 本書主要內(nèi)容及章節(jié)安排 32
第2章 紫外光場及單組分壓縮態(tài)光場 33
2.1 概述 33
2.2 398nm 紫外激光的制備 34
2.2.1 基礎(chǔ)理論分析 34
2.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置搭建 36
2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果測量及分析 37
2.3 795nm 偏振壓縮態(tài)光場的制備 39
2.3.1 偏振態(tài)光場的產(chǎn)生方法 40
2.3.2 壓縮態(tài)光場的測量 43
2.3.3 795nm偏振壓縮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建 46
2.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果測量及分析 50
2.4 本章小結(jié) 51
第3章 兩組分和三組分偏振糾纏態(tài)光場 52
3.1 概述 52
3.2 795nm 兩組分偏振糾纏態(tài)光場的制備 53
3.2.1 兩組分偏振糾纏態(tài)理論分析 54
3.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建 57
3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果測量及分析 59
3.3 明亮的三組分偏振糾纏態(tài)光場制備 60
3.3.1 三組分偏振糾纏理論分析 60
3.3.2 產(chǎn)生明亮的三組分偏振糾纏態(tài)實(shí)驗(yàn) 65
3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果測量及分析 67
3.4 三原子系綜量子糾纏及量子存儲(chǔ) 69
3.4.1 三組分正交糾纏理論分析 70
3.4.2 利用EIT實(shí)現(xiàn)量子態(tài)由光場向原子系綜的映射 73
3.4.3 利用EIT實(shí)現(xiàn)量子態(tài)由原子系綜向光場的映射 75
3.4.4 三組分正交糾纏態(tài)光場在原子系綜中的量子存儲(chǔ) 76
3.5 本章小結(jié) 85
第4章 光電探測器設(shè)計(jì)理論分析 86
4.1 概述 86
4.2 光電探測器的性能衡量 89
4.2.1 信噪比 89
4.2.2 噪聲等效功率 89
4.2.3 帶寬 90
4.3 常用光電檢測器件介紹 90
4.3.1 PN光電二極管的工作原理 90
4.3.2 PIN光電二極管的工作原理 91
4.3.3 PIN光電二極管的基本特性 92
4.4 相關(guān)電路噪聲分析 93
4.4.1 跨阻放大原理分析 93
4.4.2 跨阻放大電路噪聲分析 95
4.4.3 FET晶體管噪聲分析 95
4.4.4 其他相關(guān)噪聲分析 96
4.5 利用自舉低噪聲光電探測器提升光場壓縮度的理論和實(shí)驗(yàn) 98
4.5.1 自舉低噪聲光電探測器電路設(shè)計(jì) 98
4.5.2 高頻PCB設(shè)計(jì) 102
4.5.3 自舉低噪聲光電探測器性能測試 103
4.6 本章小結(jié) 107
第5章 利用連續(xù)變量偏振糾纏態(tài)實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)中確定性的糾纏分發(fā) 109
5.1 概述 109
5.2 連續(xù)變量類GHZ 和類Cluster 四組分正交糾纏態(tài)的產(chǎn)生原理 110
5.2.1 連續(xù)變量類GHZ態(tài)產(chǎn)生原理 111
5.2.2 連續(xù)變量類Cluster態(tài)產(chǎn)生原理 115
5.2.3 四組分正交糾纏態(tài)不可分判據(jù) 117
5.3 連續(xù)變量類GHZ 和類Cluster 四組分偏振糾纏態(tài)的產(chǎn)生與分發(fā) 118
5.3.1 連續(xù)變量類GHZ四組分偏振糾纏態(tài)的產(chǎn)生原理 118
5.3.2 連續(xù)變量類Cluster四組分偏振糾纏態(tài)的產(chǎn)生原理 120
5.3.3 連續(xù)變量類GHZ和類Cluster四組分偏振糾纏態(tài)在光纖中的傳輸 121
5.3.4 四組分偏振糾纏態(tài)不可分判據(jù) 122
5.3.5 理論計(jì)算結(jié)果與分析 124
5.4 本章小結(jié) 127
參考文獻(xiàn) 128
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