关于制备与检测光孤子压缩态的若干实验研究

论文摘要

实现量子通信的最核心问题是制造量子态，本文的研究重点就是量子态中压缩态的制备。第一：研制大功率、飞秒脉宽的Cr4+∶YAG激光器，将其用于产生压缩态的光源。我们对该激光器的腔型进行了优化设计、分析了脉冲锁模机制、讨论了利用棱镜对消除色散的机理。第二：我们对孤子压缩态的产生机制与产生条件进行了深入的理论分析与研究。第三：我们研制了一种新型的全光纤结构的装置产生压缩态，据我们所知，此为国内外首次。该装置简单、紧凑、全光纤型、非常适合将来的量子通信在光网络中的发展。利用该装置，我们得到了考虑损耗后达到6.2dB的压缩态，并且完成了不同结构以及不同长度的光纤对压缩度的影响。研制的用于探测低于真空噪声的光电探测板的3dB带宽为10兆，饱和功率20毫瓦左右，效率将近80％。本文第一章介绍了量子通信的新进展；第二章对本实验室所研制的飞秒脉冲激光器进行了介绍与讨论；第三章分析了压缩态的基本理论；第四章论述了光信号的探测理论，介绍了用于量子通信中的光电探测器，并分析了本实验室所研制的三种光电探测器；第五章介绍了我们用于获得孤子压缩态的系统，并给出了实验结果与分析过程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 量子信息的研究进展
• 1.1.1 量子密集编码和量子离物传态
• 1.1.2 量子密码术
• 1.1.3 量子纠缠交换
• 1.2 研究背景
• 1.3 本文主要安排
• 参考文献
• 第二章 飞秒脉冲激光器的研制
• 4+: YAG激光器'>2.1 Cr⁴⁺: YAG激光器
• 4+:YAG晶体特性'>2.1.1 Cr⁴⁺:YAG晶体特性
• 4+:YAG激光器的锁模技术'>2.1.2 Cr⁴⁺:YAG激光器的锁模技术
• 4+:YAG激光器的色散补偿'>2.1.3 Cr⁴⁺:YAG激光器的色散补偿
• 2.2 本实验室所研制的激光器
• 2.2.1 光路的分析
• 2.2.2 光路中各参数的分析与确定
• 参考文献
• 第三章 压缩态的基本理论
• 3.1 光孤子
• 3.2 光脉冲传输的量子理论
• 3.2.1 基本理论
• 3.2.2 电磁场的量子化
• 3.3 相干态和压缩态
• 3.4 压缩态的产生机制
• 参考文献
• 第四章 光信号的探测理论与用于量子通信中的光电探测器
• 4.1 光信号的探测理论
• 4.1.1 探测器特性
• 4.1.2 光子统计
• 4.1.3 光探测中的噪声机制
• 4.2 用于连续变量量子通信中的光电探测器
• 4.2.1 光电探测器的特征参数
• 4.2.2 探测器必须考虑的问题
• 4.2.3 本实验室所研究设计的三种光电探测器
• 参考文献
• 第五章 关于孤子压缩态的实验分析
• 5.1 用于获得孤子压缩态的实验装置
• 5.2 散粒噪声的标定
• 5.3 再谈平衡探测系统
• 5.4 实验结果与分析
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢