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。

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。

通过铯原子D1线超精细跃迁能级的偏振光谱获得鉴频曲线,利用电子伺服系统将鉴频曲线反馈到894.6 nm 外腔式半导体激光器的压电陶瓷上进行锁定。由于偏振光谱技术不需要对激光器进行调制,因此不会带来额外的噪声。激光器自由运转400 s 内频率起伏为2.35 MHz,采用偏振光谱锁定激光器后400 s 内频率起伏为0.95 MHz,有效抑制了激光器的频率起伏。

对应于碱金属原子吸收线的非经典光是量子信息网络中重要光源之一, 近年来受到人们的广泛关注。而对应于铯原子D1线的非经典光场由于其独特的波长在固态量子信息网络中有重要应用前景。采用连续单频钛宝石激光器作为光源, 将输出的锁定于铯原子D1线的894.6 nm激光通过外腔倍频产生447.3 nm蓝光, 再用于抽运由周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体作为非线性介质的连续简并光学参量振荡器, 获得铯原子D1线的单模正交压缩真空光。光学参量振荡器阈值为39 mW, 在注入抽运光功率为30 mW时, 利用平衡零拍探测装置测得2.8 dB正交压缩度。考虑到探测效率, 光学参量振荡器输出光场的实际压缩度为4.4 dB。

设计并实现了频差为9.2 GHz的两束光在三镜环形腔内的双共振频率锁定及输出两束光的空间分离。当腔长精确控制为391.3 mm时，频差9.2 GHz的两束光在三镜环形腔内达到双共振。与此同时，利用不等臂马赫-曾德尔(M-Z)干涉仪，在两臂光程差为81.5 mm且相位差为π/2时，实现了对两束光的空间分离。该装置为实现腔内原子相干效应介质中的光量子态交换奠定了实验基础。

文章分析了简并二能级原子系统Fg=1→Fe=0中的吸收、色散特性与暗态的对应关系,比较了双Λ型和Λ型能级结构下的量子相干效应。结果表明, 双Λ型系统中多个基态相干性会增强原子相干特性。