光子学报
2021, 50(12): 1201006
1 潍坊学院物理与光电工程学院, 山东省多光子纠缠与操纵重点实验室, 山东 潍坊 261061
2 曲阜师范大学物理工程学院, 山东省激光偏光与信息技术重点实验室, 山东 曲阜 273165
非平衡环境是量子系统应用中最常见的耗散因素之一。系统研究了两耦合量子比特在平衡和非平衡环境下的动力学演化和稳态解。结果表明: 在平衡热库中, 增强耦合强度、增大能量失谐以及适当提高热库温度都有-515.5cm-5 利于纠缠的增强; 而在非平衡热库中, 平均温度低 (高) 时温度梯度会增强 (抑制) 纠缠。另外, 还研究了热流与能量失谐、耦合强度以及热库温度的关系, 发现对于分别处于两个独立热库和两个共同热库中的两量子比特, 相关参数对其演化和热流的影响是不同的。选择适当的耦合强度、能量失谐和温度梯度, 可以使两热库之间存在稳定热流, 从而获得系统的稳态纠缠。
量子光学 稳态纠缠 热流 独立热库和共同热库 平衡和非平衡环境 quantum optics steady-state entanglement heat current independent and common heat baths equilibrium and non-equilibrium environment
潍坊学院物理与光电工程学院, 山东省高校多光子纠缠与操纵重点实 验室, 山东 潍坊 261061
基于 non-Kolmogorov 大气湍流谱理论, 建立了双量子比特路径纠缠态在大气湍流中传输的数学模型, 获得其纠缠退化的解析表达式, 并进行了数值仿真。研究结果表明: 当空间距离分布较小的双量子比特路径纠缠态在大气湍流中传输时, 其纠缠度的保真度较高; 同时, 较长波长的纠缠光在折射率功率谱指数 α 较大、广义湍流折射率结构起伏结构函数 C~2n 较大的 non-Kolmogorov 大气湍流中传输保真度较高。所建立的远距离纠缠态传输模型可定量分析纠缠退化问题, 为自适应低误码率的远距离大气量子通信提供了可靠的理论参考。
量子光学 大气光学 湍流效应 non-Kolmogorov 大气湍流 路径纠缠 共生纠缠度 quantum optics atmospheric optics turbulence effect non-Kolmogorov atmospheric turbulence spatial entanglement concurrence
1 山东省多光子纠缠与操纵重点实验室, 山东 潍坊 261061
2 潍坊学院物理与光电工程学院, 山东 潍坊 261061
光学量子纠缠系统是实现量子信息处理的重要系统之一。纠缠系统与量子噪声 不可避免的耦合作用会导致量子信息处理过程的失败,因此研究量子噪声对纠缠系统的影响并得到相应的实验规律非常 重要。理论上给出了光学典型量子噪声的性质及物理算符表示,实验上采用不同的光学器件或器件组合成功模拟实现了 各种典型的光量子噪声,以量子比特翻转噪声为例研究了噪声对两比特纠缠系统的影响。结果表明对于两比特纠缠系统, 当纠缠源的纠缠度相同时,比特翻转噪声相对于相移噪声更易破坏纠缠相干性,而比特位相翻转噪声破坏纠缠特性的 能力介于前两者之间。
量子光学 光量子噪声 实验模拟 实验测量 量子比特翻转噪声 qualltum optics optical qualltum lloise experimelltal simulatioll experimelltal measuremellt qualltum bit fLip lloise
潍坊学院物理与光电工程学院, 山东 潍坊 261061
一组具有普适性的新型 Bell不等式能够清晰地描述三比特广义GHZ态(Generatized Greenberger-Horne-Zeilinger, GGHZ)非定域性和三体纠缠的 关系。利用高能量的飞秒激光参量转换制备了三光子GGHZ纠缠态,采用量子态层析方法计算得到 态的保真度为84%。基于制备的高保真度三光子GGHZ态测量了新型Bell算符和Bell不等式,得到了 和理论一致的结果,并实验验证了Das提出的理论。实验结果表明新Bell不等式对定域实 在论的违背随GGHZ态纠缠度增加而单调增加, GGHZ态的非定域性与三体纠缠程度直接相关。
量子光学 量子纠缠 非定域性 参量下转换 Bell不等式 quantum optics quantum entanglement nonlocality parametric down conversion Bell inequality
潍坊学院物理与光电工程学院, 山东 潍坊 261061
利用非线性晶体的II型参量下转换和极化后选择方法,制备了高品质的极化双光子纠缠态。 在双光子纠缠系统中实验测量了Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH)和Cavalcanti-Bell (C-B)不等式对定域实在论的违背,得到CHSH、C-B不等式的值分别为2.64±0.021、2.75±0.019。 利用线性光学器件模拟了量子信道中的比特翻转噪声,实验研究了CHSH型不等式在比特翻转噪声环 境下的稳健性,结果表明在比特翻转噪声环境中C-B比CHSH不等式对噪声具有更强的稳健性,为进 一步研究纠缠在量子信息处理中的应用提供了实验支持。
量子光学 量子纠缠 非定域性 参量下转换 CHSH不等式 C-B不等式 quantum optics quantum entanglement nonlocality parametric down conversion Clauser-Horne-Shimony-Holt inequality Cavalcanti-Bell inequality
1 潍坊学院 山东省多光子纠缠与操纵重点实验室
2 物理与光电工程学院，山东 潍坊 261061
利用制备的三光子偏振广义Greenberger-Horne-Zeilinger纠缠态，测量了三体纠缠度、Svetlichny不等式和广义Greenberger-Horne-Zeilinger态的密度矩阵.根据密度矩阵计算了三体纠缠度，测量得到了广义Greenberger-Horne-Zeilinger纠缠态的纠缠和非定域性之间的关系.结果表明：在实验误差范围内，三体纠缠度的实验测量值和理论值一致；Svetlichny算符的期望值和理论计算结果具有较好的一致性；体系非定域特性和体系的纠缠程度密切相关，当纠缠度减小时，非定域性减弱.
量子纠缠 广义GHZ纠缠态 Svetlichny算符 非定域性 Quantum entanglement Generalized GHZ entangled states Svetlichny inequality Nonlocality
潍坊学院物理与光电工程学院, 山东省多光子纠缠与操纵重点实验室,山东 潍坊 261061
利用数值计算的方法,研究了Kerr介质腔中的J-C模型二能级原子和单模光场作用过程中信 息熵和纠缠演化,得到了Kerr效应对纠缠态纠缠性质的影响。结果表明,Kerr介质对耦合体系的纠缠 度有强烈的影响,在合适的Kerr效应下,量子态将长时间保持最大纠缠。
量子光学 纠缠度 Kerr介质 信息熵 quantum optics degree of entanglement Kerr medium information entropy
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京100039
采用半导体光刻技术在硅衬底上获得图形化掩膜,然后用热化学气相淀积(T-CVD)的方法制备了图形化的碳纳米管线阵列,用扫描电镜和拉曼光谱仪对碳纳米管进行了表征。研究了图形化碳纳米管线阵列的场发射特性,并与无图形化处理的碳纳米管薄膜样品的场发射特性进行了比较。当发射电流密度达到10 μA/cm2时,无图形化处理的碳纳米管薄膜、10 μm碳纳米管线阵列以及2 μm碳纳米管线阵列样品的开启电场分别为3 V/μm、2.1 V/μm和1.7 V/μm;而当电场强度达3.67 V/μm时,相应的电流密度分别为2.57 mA/cm2、4.65 mA/cm2和7.87 mA/cm2。 实验结果表明,图形化处理后的碳纳米管作为场发射体,其场发射特性得到了明显的改善。对改善的原因进行了分析和讨论。
碳纳米管 线阵列 热化学气相淀积 场发射特性 carbon nanotube line array thermal chemical vapor deposition field emission characteristic
