Преобразование и измерение бифотонов

• Автор: Кривицкий, Леонид Александрович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с.

Глава I. Поляризационная томография одномодовых бифотонов

1. Обзор литературы

1.1 Квантовая томография состояний с непрерывными переменными

1.2 Квантовая томография состояний с дискретными переменными

2. Поляризационные характеристики однопучковых бифотонов

в частотно-вырожденном режиме

2.1 Спонтанное параметрическое рассеяние света- источник бифотонных полей

2.2 Идеализированный вектор состояния бифотона- «кутрит»

2.3 Приготовление бифотонов в заданном поляризационном состоянии

2.4 Матрица когерентности четвертого порядка для чистого

двухфотонного состояния

3. Поляризационная томография одномодовых бифотонов
3.1 Томография кутритов. Протокол
3.2 Томография кутритов. Протокол
4. Экспериментальная установка по измерению произвольных поляризационных состояний одномодовых бифотонов
5. Экспериментальные результаты
Глава II. Условные унитарные преобразования бифотонов
1 .Обзор литературы
1.1 Условные преобразования в задачах квантовой оптики
1.2. Квантовая фотометрия
2. Условные преобразования бифотонов
2.1 СПР в неполяризованном режиме и генерация
белловских состояний
2.2 Идея эксперимента по условным преобразованиям бифотонов
3. Эксперимент
3.1 Экспериментальная установка:
3.2 Особенности проведения эксперимента с белловскими состояниями
3.3 Оценка быстродействия импульсного возбуждения ячейки Поккельса
4.0бсуждение результатов эксперимента
4.1 Поляризационные зависимости: смешанное состояние
4.2 Зависимость от задержки: смешанное состояние
4.3 Результаты эксперимента с белловскими состояниями
4.4 Зависимость от задержки: белловское состояние
Глава III. «Расплывание» бифотона в среде с дисперсией и приготовление белловских состояний
1. Обзор литературы
2. Восстановление квантовой интерференции при «расплывании» бифотонного волнового пакета в среде с дисперсией
4< 3. Эксперимент и обсуждение результатов
Заключение
Список литературы

Диссертационная работа посвящена измерению, условным преобразованиям и особенностям передачи в оптическом волокне поляризационных состояний бифотонов.
Среди обширного круга задач, поставленных в квантовой оптике, особое место занимают задачи, связанные с использованием т.н. перепутанных состояний фотонов [1,2]. В соответствии с определением, введенным Шредингером, составная система находится в чистом перепутанном состоянии если состояние этой системы не факторизуется, т.е. его волновую функцию нельзя представить в виде произведения волновых функций его подсистем. Интерес к перепутанным состояниям в оптике связан как фундаментальными проблемами применения квантовой теории к описанию физической реальности [3], так и с перспективными прикладными вопросами такими, как создание элементной базы квантового компьютера [4-6] квантовая криптография [7-11] квантовая метрология [12].
Наиболее доступным методом получения перепутанных состояний фотонов является процесс спонтанного параметрического рассеяния света (СПР света), который был теоретически предсказан Д.Н. Клышко в [13], а затем экспериментально обнаружен в [14,15]. Феноменологически СПР можно интерпретировать, как спонтанный распад фотонов оптической накачки на пары фотонов коррелированных по месту и моменту рождения -т.н. бифотонов. Уникальные свойства излученных при СПР бифотонов ставят перед физиками огромное количество интересных задач. В частности, в отдельный класс таких задач можно выделить задачи, связанные с поляризационными свойствами бифотонов.
плотности рехр) очевидно, не удовлетворяет указанным требованиям
того чтобы поставить в соответствие измеренной экспериментальной матрице «реалистичное» физическое состояние, удовлетворяющее перечисленным выше свойствам, был использован корневой метод оценки квантовых состояний [КЗ,К5,81]. Результаты применения указанного метода представлены в таблице 2. В последней колонке приведены значения параметра согласия F (fidelity), который определяется соотношением:
показывающего, в данном случае, меру соответствия теоретического и экспериментального векторов состояния.
Следует так же отметить, что процедура томографического восстановления была проведена и в экспериментах с использованием кристалла со вторым типом синхронизма, т.е. когда бифотонное поле изначально приготавливается в состоянии |^) = |1,1), а затем преобразуется задающей кварцевой пластинкой. Точность полученных экспериментальных результатов не уступает точности результатов, представленных выше для кристалла типа I [К5].
чистое состояние
С расчет jсэксперимент