苏晓龙 1,2,3,*韩冬梅 1,2,3,**王娜 1,2,3王美红 1,2,3
1 山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
2 山西大学光电研究所，山西 太原 030006
3 极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
基于远程分发的量子纠缠，远程态制备能够实现量子态的远程制备和操控，是实现量子态传输的一种重要方式。近年来，远程态制备取得了重要研究进展，相继实现了单量子比特、连续变量量子比特、压缩态、非高斯态和光学猫态的远程制备。本文简要介绍远程态制备的基本原理、离散变量和连续变量远程态制备的研究进展及其发展趋势。
远程态制备 纠缠态 连续变量 离散变量 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0127001
1 山西大学光电研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室 山西 太原 030006
2 山西大学, 极端光学协同创新中心 山西 太原 030006
3 山西大学, 物理电子工程学院 山西 太原 030006
连续变量纠缠态光场是实现量子计算、量子通信和量子精密测量的重要量子资源。 轨道角动量复用是增加量子通信信道容量的一种有效方式。我们利用铯原子系综中的四波混频过程制备了轨道角动量复用的连续变量纠缠态光场, 并实验证明携带l=1,?2阶轨道角动量的EPR纠缠态光场可以获得与l=0模式的EPR纠缠态光场相同的纠缠度。此外, 我们采用高斯量子失谐表征了携带 l=0,?1,?2阶轨道角动量光场的量子关联, 并研究了其在损耗信道中的演化。结果表明轨道角动量复用光场的高斯量子关联在损耗环境中具有鲁棒性。研究结果为利用轨道角动量复用的连续变量纠缠态光场实现高信道容量量子通信提供了参考。
轨道角动量复用 连续变量纠缠 量子失谐 四波混频 orbital angular momentum multiplexing continuous variable entanglement quantum discord four-wave mixing
1 山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室，光电研究所，极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
2 山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006
1981年，Caves教授首次提出“压缩态”的概念，并指出利用压缩态光场可以提高激光干涉引力波探测的灵敏度。在过去的四十年，压缩态光场不仅成功用于突破标准量子极限的引力波探测、位移测量、位相测量等量子精密测量领域，而且基于单模压缩态制备的双模压缩态和多组份纠缠态也在量子计算、量子通信等量子信息处理中扮演着重要的作用。本文简要介绍了压缩态光场的基本概念、制备、探测方法及其在量子精密测量、量子通信、量子计算中的应用进展。
量子光学 压缩态 纠缠态 量子精密测量 量子通信 量子计算 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1100001
1 山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 太原 山西 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心, 太原 山西 030006
从一个压缩真空态中减去一个光子是制备光学薛定谔猫态的一种有效方法。研究表明,通过这种方法制备的薛定谔猫态的保真度依赖于压缩态光场的纯度。利用一个抽运光部分共振的非简并光学参量放大器实验制备了纯度为0.993 的双模压缩态。由于热效应的存在，非简并光学参量放大器在较宽的抽运功率范围内能够获得纯度较高的双模压缩态。
量子光学 压缩态 薛定谔猫态 非简并光学参量放大器 热效应
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
The distribution of a modulated squeezed state over a quantum channel is the basis for quantum key distribution (QKD) with a squeezed state. In this Letter, a modulated squeezed state is distributed over a lossy channel. The Wigner function of the distributed state is measured to observe the evolution of the quantum state over a lossy channel, which shows that the squeezing level and the displacement amplitude of the quantum state are decreased along with the increase of the channel loss. We also measure the squeezing level in the frequency domain by the frequency shift technique. The squeezing of the modulated squeezed state at the modulation frequency is observed in this way. The presented results supply a reference for a QKD with a squeezed state.
270.0270 Quantum optics 270.5565 Quantum communications 270.6570 Squeezed states Chinese Optics Letters
2015, 13(12): 122701
山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
具有正交振幅和相位分量量子关联的纠缠态光场是执行连续变量量子通信和量子计算研究的基本资源。随着量子信息科学的迅速发展，研究和构建可实用的量子信息网络已成为该领域科技工作者的主要目标。为了实现量子信息经由若干量子中继的远距离传送，第一步必须制备与原子存储及光纤通信波段相匹配的多色纠缠态。概述了连续变量纠缠态光场的概念和发展，介绍了产生双色及三色纠缠态光场的实验进展，最后从制备原理和实验方法方面详细描述了近期完成的与原子谱线和光纤传输窗口对应的三色纠缠态光场的研究。
量子光学 双色纠缠态光场 三色纠缠态光场 连续变量 非简并光学参量振荡腔 量子信息网络 激光与光电子学进展
2013, 50(8): 080007
山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
Cluster纠缠态是执行单向量子计算的基本资源。星型Cluster态可用于构建量子信息网络。以非简并光学参变放大器产生的双模压缩态光场为基础，设计了产生连续变量六组份和八组份星型Cluster纠缠态光场的实验方案，并推导了相应的量子不可分判据。计算结果指出，当量子不可分判据中的增益因子取为1时,需要一定的初始压缩度才能制备星型Cluster纠缠态；但当选取最佳增益因子时，极低的压缩也能产生星型纠缠。计算为实验系统设计提供了直接参考。
量子光学 量子计算 Cluster纠缠态 连续变量
山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
量子态的光学操控是指在光场的传输、存储和频率变换等过程中用光学方法对光场的量子态进行操作与控制。量子态操控是量子通讯及量子态制备和应用的基础。在简要介绍连续变量多组份纠缠态光场制备的基础上，概述基于多组份纠缠态光场的连续变量量子通讯网络及在执行压缩态和纠缠态光场操控方面的实验研究进展。
量子光学 量子态 光学操控
量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西大学光电研究所, 山西 太原 030006
设计了三镜环形结构的光学模清洁器,用于改善激光的光束质量和过滤激光的额外噪声,以达到提高纠缠光束纠缠度的目的。实验证明,此光学模清洁器可以满足量子光学实验的要求。
激光 光学模清洁器 非经典光场 laser optical mode cleaner entanlgment
量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学光电研究所, 山西 太原 030006
我们利用平衡零拍探测系统和数据采集系统直接测量了EPR纠缠光束信号光场与闲置光场正交分量之间的时域量子起伏，验证了其量子关联。通过对EPR纠缠光束中的一束光场进行延迟，验证了信号光与闲置光不同步时将导致量子关联减弱乃至消失。我们的实验结果为开展连续变量量子密钥分发、非高斯态的实验制备和纠缠纯化奠定了实验基础。
EPR纠缠 量子关联 非简并光学参量放大器 EPR entanglement quantum correlation non-degenerate optical parametric amplifier
