資源描述：
《量子光學與量子信息》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、中國基礎科學·科學前沿量子光學與量子信息山西大學光電研究所·彭塹揮摘要本文簡要介紹量子光學及量子信息學、,一量子光學科的研究內容及發(fā)展概況側重概述該領域。的重要實驗研究成果及應用前景早在和!?年,普朗克和愛!因斯坦就提出,了光量子假說并成功解釋了黑體輻射譜分布與光量子光學與量子信息是世紀末期興起的最,。電效應確定了光具有波粒二象性的基本物理思想,它們具生命力的新興學科以不可替代的實驗手段,然而長期以來由于經典電磁輻射理論能完滿地解驗證那些尚存爭議的量子力學基本原理,從深層次,釋絕大多數(shù)物理光學
2、實驗現(xiàn)象光的量子理論并未。,上推動著物理學的發(fā)展另一方面將其基本理論得。,到系統(tǒng)發(fā)展直到#世紀?#年代以后隨著激光,與操縱單量子的獨特實驗方法應用于信息處理又與光電子技術的進步,一系列用經典理論無法解釋。,開拓出實用性極強的量子信息新領域正由于此,的非經典光學效應逐步被實驗觀測才形成了以量這兩門學科不僅吸引著世界眾多理論與實驗物理學。子化光場為基礎的量子光學學科領域家為之努力,得日,以新月異地迅猛發(fā)展而且它在通以光量子或稱光子為基本能量單元的量子化光、訊信息處理及計算機科學中所顯示出的令人震撼&???
3、+,,,?/(,,,12場遵循量子電動力學%()?.扭而03,、的具大潛力與優(yōu)勢也引起各國金融界工業(yè)界及政,,12才能解釋迄今基本規(guī)律嚴格地說只有用0理論。、府部門的廣泛關注我國在國家科技部教育部及。為止所觀察到的所有光學現(xiàn)象量子光學用量子電,國家自然科學基金委等部門的支持下也開展了這動力學理論研究光場的量子性和相干性,以及光與,一領域的研究形成了一支以中青年為主的科研隊原子相。,互作用的量子力學效應當前量子光學中,在、4,伍理論與實驗兩方面都做出了一些重要的具有應用性較強的重要研究領域有光場的量子噪聲
4、光創(chuàng),。,、新性的貢獻獲得國際同行的認可和好評當前場與物質相互作用中的動量傳遞腔量子電動力學量子光學與量子信息學科正處于取得重大突破的前等。,,5夜許多問題尚待探索是極具挑戰(zhàn)性的前沿科學研光場的量子噪聲究領域。光場的量子噪聲在光子學及其諸多的應用研究%6刃·7‘89?)(:(;<,=8?,)偽!中國基礎科學·科學前沿。、,=Φ中占有重要的地位量子噪聲與光放大光探測等領域中突破由量子噪聲形成的散粒噪聲極限%Γ3。。物理過程緊密相關若在光場的每一個模式中的光的限制是科學界長期追逐的目標壓縮態(tài)光場的出,,,
5、,ΧΦΓ子數(shù)很大則完全可用光的經典理論來描述反之現(xiàn)為實現(xiàn)靈敏度突破限制的超高精度測量打,開。若每一個模式中有一個或少數(shù)的光子時就必須考了希望之門各國科學家已完成了一系列壓縮態(tài)。為。慮量子噪聲的影響了克服或消除量子噪聲的影光場的應用研究課題如將正交壓縮真空態(tài)用于填,?！啊?、、響人們卓有成效地進行了諸多方面的研究補干涉儀的暗通道使振幅相移偏振及光譜測。%?3光場壓縮態(tài)的產生和應用量的靈敏度達到高于由=ΦΓ所限定的水平除正交,隨著認,4通過運轉于閡值以上的光學參量識的深人人們已經發(fā)現(xiàn)有三類光一是壓縮真空態(tài)之
6、外混沌光,它是自發(fā)輻射過程產生的光子構成的,給,出振蕩器獲得量子相關的孿生光束其強度差的量子,,,>的是最大噪聲的光場二是相干光即激光具有很低噪聲低于散粒噪聲極限而且理論與實驗研究表,,,的總噪聲>三是由非線性過程產明較之正交壓縮真空態(tài)這種強度差壓縮在實驗上并稱之為真空噪聲,、。,因此它的應用研究也更具有吸引力。生的非經典光如壓縮光光子數(shù)態(tài)光等更易實現(xiàn)目由于壓縮態(tài)中可以使光場的某個正交分量具有前國際上幾個著名的量子光學實驗室已用強度差壓,,、,比相干態(tài)更小的量子噪聲因此在光通信高精度縮光完成了靈敏度突破
7、=ΦΓ的微弱信號檢測雙光,子。測量等諸多應用中可突破散粒噪聲極限具有極為吸收光譜分析等實驗。近年來重要的實際意義山西大學量子光學實驗室采用自行設計,自!??年首次在實驗中獲得壓縮光場的近十多的)類非臨界匹配光學參量下轉換系統(tǒng)獲得高強,度量子相,年來世界各國的有關實驗室在光場壓縮態(tài)的獲得關孿生光束并用以首次完成了信噪比突,,和探測等方面進行了卓有成效的研究工作已實現(xiàn)破信號光自身標準量子極限的精密光學測量信噪、、。,:,了正交相位壓縮強度差壓縮振幅壓縮等目前比突破總光束的標準量子極限約?/達到國際最好。,,
8、國內外有關實驗室的注意力和興趣已經轉向壓縮光指標!!?年又用孿生光束填補分束器真空通道。,4,的應用方面其中最引人注目的兩個方面是利用實現(xiàn)了強度差起伏信號的量子測量其傳輸系數(shù)與壓縮光進行低于散粒噪聲的高精度測量和利用壓縮量子態(tài)制備能力均滿足量子非破壞性測量%0Φ23判光實現(xiàn)與原子的相互作用,特別是實現(xiàn)與冷原子的據,其新穎的設計思想與好的實驗結果為非經典光相互作用。此外,。具有量子非局域糾纏特性的雙模場的應用開辟了一條新途徑5壓縮態(tài)光場,光
