光场量子态的反群聚效应及Wigner函数研究

论文摘要

当前,量子保密通信和量子计算成为研究的热点,与之密切相关的是光场量子态的非经典效应、量子态制备与操控。在量子保密通信系统的密钥分发中,单光子方案需要单光子源,它能够发射呈现反群聚特性的光子。双光子方案离不开纠缠光子对的制备。实现量子密钥的生成与分发实际上就是制备并操控光场量子态的过程。另一方面,了解量子态的演化性质有助于对量子态进行操控,由于量子态所对应的Wigner函数与量子态的密度矩阵一样包含了量子态的概率分布、相位等信息,因此,计算量子态的Wigner函数是获得量子态在演化过程中信息的重要方法。 基于以上应用,各种光场量子态的非经典效应成为研究的重点。无论在理论还是在实验上,我们的工作是从理论上构造新的光场量子态,并研究它们的非经典效应以及其Wiger函数,从而分析它们的非经典特性。 首先,我们以增、减光子奇偶相干态为背景构造了增、减光子压缩真空态,并对它们的非经典效应—光子反群聚效应进行了研究。结果表明,增、减光子压缩真空态都呈现出反群聚效应。 其次,基于在量子态演化及操纵过程中量子态的Wigner函数所具有的重要作用,我们计算了增、减光子奇偶相干态在Fock态表象下的Wigner函数,显示了所构造的增、减光子奇偶相干态的非经典特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 一.光场量子态的非经典效应
• 1.光子反群聚效应
• 2.量子态的压缩效应
• 3.量子态的纠缠
• 4.Wigner函数
• 二.量子态的制备与操控在量子保密通信中的作用
• 三.量子态的探测与计算
• 四.奇偶相干态的量子统计性质
• 五.本文工作
• 第二章 量子态的非经典效应——反群聚
• 一.光子反群聚效应简述
• 二.增、减光子奇偶相干态的反群聚效应
• 1.增光子奇偶相干态及其反群聚特性
• 2.减光子奇偶相干态及其反群聚特性
• 三.增、减光子压缩真空态的反群聚效应
• 1.增光子压缩真空态的反群聚效应
• 2.减光子压缩真空态的反群聚效应
• 四.小结
• 第三章 量子态Wigner函数的计算
• 一.量子态Wigner函数的研究简况
• 二.增、减光子奇偶相干态Wigner函数的计算
• 三.小结
• 第四章 全文总结
• 一.本文工作与创新之处
• 二.进一步工作
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢