级联非线性过程中多色多组份纠缠研究

经典信息科学发展迅速，但存在不可避免的局限性。例如难以完成量子态的高保真度传送，也不可能确保传递信息的绝对安全。利用纠缠态等量子资源，可以克服经典信息的不足，在原理上实现物理上绝对安全的保密通信。近年来基于量子纠缠的量子信息研究取得重要进展，使得高质量纠缠源与多色多组份纠缠的制备、非经典场的传输以及量子克隆越来越成为量子信息研究重要内容。特别是多色多组份纠缠光源研究对量子信息的存储、恢复以及交换等量子中继研究更为重要，对推动量子信息技术实用化具有重要意义，而这方面的研究才刚刚起步。本项目利用光学参量过程开展级联非线性光学参量过程中多组份量子关联特性研究，实验实现双色三组份纠缠，探讨产生双色三组份纠缠的有效方法。为量子信息网络研究奠定基础。

在量子信息研究领域，多色量子纠缠态的产生与操控是远距离量子信息传输网络的关键。多色量子纠缠态的实验制备不仅需要效率高的非线性过程，也需要噪声较低的泵浦源才能实现，为此我们从激光光源入手开展了连续变量多组分纠缠得理论与实验研究，理论上提出了一些可能的产生上连续变量多组分纠缠得方案；利用光学参量震荡实验上获得了四组分的连续变量纠缠；同时，也开展了可控的量子克隆实验研究，为下一步研究工作奠定了良好基础，也圆满完成了本课题。该项目实施中取得如下结果。实现了光纤激光器使出噪声压缩，最大噪声抑制达到27dB；在此基础上，实验实现了二组份厄密高斯HG10模纠缠光场的制备与测量；利用高阶模（厄密高斯和拉盖尔高斯模）实现了四组分的连续变量纠缠（超纠缠态），同时研究表明其为连续变量轨道角动量纠缠态；理论研究了信道噪声对态传输的影响、连续变量多组份纠缠态光场的制备以及实验实现可控的量子克隆等。