光学体系中纠缠的产生和检验课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015/8/3,#,光学体系中纠缠的产生和检验,安雪碧,一、纠缠的基本概念,二、纠缠的产生,1.,相位匹配,(1).I,型,SPDC,纠缠源,(2).II,型,SPDC,纠缠,源,(3).Beam-like,2,.,准相位匹配,(1).PPKTP,晶体,(2).PPLN,晶体,(3)Sagnac,环,三、纠缠的,检验,1.,量子,层析,2.,贝尔态投影,主要内容,一、纠缠的基本概念,纠缠现象的表现是即使相距很远的两个物体，对其中一个进行测量，根据测量结果可以确定另一个物体的状态经典的情况也可以做到,引入不同的测量基矢！,1.,纠缠的物理图像,1964,年，贝尔从定域实在论和隐变量理论出发，提出贝尔不等式：,一、纠缠的基本概念,2.,贝尔,不等式的提出,CHSH,型不等式,经典情况：,量子情况：,纠缠的充分不必要条件！,光学,体系中最常用的,纠缠产生方法是利用非线性晶体的,参量下转换,过程二、纠缠的产生,二阶极化率,对于二次谐波产生过程：,相位匹配条件：,1.,相位匹配,二、纠缠的产生,1.,相位匹配,晶体种类,I,类相位匹配,II,类相位匹配,正单轴晶体,负单轴晶体,从粒子的观点来看，相位匹配条件与能量和动量守恒条件等价,相位匹配的类型：,光轴,二、纠缠的产生,1.,相位匹配,负单轴,I,型：,光轴,二、纠缠的产生,1.,相位匹配,光轴,对于简并情况,e,光折射率椭圆,晶体切割角的计算：,二、纠缠的产生,1.,相位匹配,Kwiat P G,Waks E,White A G,et al.,Physical,Review A,1999,60(2):R773.,纠缠光子对产生率,140 S,-1,mw,-1,，是,II,型相位匹配的典型值的,10,倍。

利用两块紧贴垂直放置的,BBO,晶体，泵浦光偏振,45,度入射，要求晶体较薄，且圆锥角较小二、纠缠的产生,1.,相位匹配,光轴,负单轴,II,型：,与,I,型参量下转换相比，只有两个圆锥交线处为纠缠光子，因此产生率较低且无法方便的产生非最大纠缠态二、纠缠的产生,1.,相位匹配,Kwiat P G,Mattle K,Weinfurter H,et al.,Physical,Review Letters,1995,75(24):4337.,在泵浦光功率为,150mw,条件下，纠缠光子对产生率,1500S,-1,Kwiat,的,II,型纠缠源实验，后续光路需要相位补偿二、纠缠的产生,1.,相位匹配,Beam-Like,型切割：,是两个圆锥相切时，即共线,II,型相位匹配的切割角是两个圆锥相交时，即非共线,II,型相位匹配的切割角二、纠缠的产生,1.,相位匹配,Niu X L,Huang Y F,Xiang G Y,et al.,Optics,letters,2008,33(9):968-970.,泵浦光功率为,100mw,，偏振纠缠光子对超过,30000s,-1,黄运锋老师组实现的,Beam-like,型方案，难点在于后续光路对两个晶体参量光在空间和时间上的补偿。

选定工作波长和工作温度后，可以确定晶体调制周期二、纠缠的产生,2.,准相位匹配,原理解释：,为晶体的周期性波矢,由于,二、纠缠的产生,2.,准相位匹配,准相位匹配的优点：,1.,理论上晶体透光范围内任意波长都可实现相位匹配,2.,通过提高晶体的长度，可以实现很高的非线性,效率,二、纠缠的产生,2.,准相位匹配,Fiorentino M,Kuklewicz C E,Wong F N C.,Optics,express,2005,13(1):127-135.,晶体长度,1cm,，纠缠光子产生率,820mw,-1,s,-1,，干涉可见度达,96%,左右N.C.Wong,小组的非共线,PPKTP,实验,二、纠缠的产生,2.,准相位匹配,晶体长度,3.2cm,，,没有进行纠缠制备，光子对符合率,1.55Mmw,-1,s,-1,Tanzilli S,De Riedmatten H,Zbinden H,et al.,Electronics,Letters,2001,37(1):26-28.,二、纠缠的产生,2.,准相位匹配,Sagnac,环原理,图,(a):,图,(b):,纠缠态：,，其中：,二、纠缠的产生,2.,准相位匹配,Kim T,Fiorentino M,Wong F N C.,Physical,Review A,2006,73(1):012316.,晶体长度,1cm,，纠缠光子对产生率,22750mw,-1,s,-1,优点：,1.,光路紧凑,2.,对称性好，两路参量光光程完全相同,3.,亮度较高,二、纠缠的产生,3.,小结,1.,从纠缠光子对产生率来看，相位匹配情况下，,Beam-like,方案,双晶体,I,型方案,II,型方案；,2.,准相位匹配下，,Sagnac,环稳定，紧凑且亮度较高，是很优秀的方案。

三、纠缠的检验,1.,量子层析,对于两比特纠缠态，通常使用,16,组测量基对纠缠态进行测量，,可以,重构出纠缠态的密度矩阵 由密度矩阵可以计算纠缠度,如,Concurrence,针对制备的特定态，还可以计算保真度：,三、纠缠的检验,2.,贝尔态投影,HOM,干涉：,初态：,三、纠缠的检验,2.,贝尔态投影,经过,PBS,后：,三、纠缠的检验,2.,贝尔态投影,投影结果,:,无法区分全部贝尔态,谢谢！,。