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摘要

多模量子关联与纠缠在基础科学研究以及量子信息处理、量子通信等领域有着重要作用. 本文基于热铷原子系综中的四波混频过程, 通过构建具有空间结构的锥形泵浦光和锥形探针光, 在实验上产生具有量子关联的锥形探针光和锥形共轭光, 并测量到量子关联光束之间的强度差压缩约–2.6dB. 通过改变单光子失谐、双光子失谐、泵浦光功率和铷原子池温度等实验参数, 研究量子关联光束之间的强度差噪声随实验参数的变化关系. 除此之外, 通过“整体衰减法”和“局部切割法”对量子关联光束进行不同方式的处理, 不仅实验测量了量子关联随透射率的变化关系, 而且深入研究了量子关联的多模特性. 本文的实验结果在量子信息处理以及量子通信领域有着潜在的应用价值.

关键词:

Abstract

Multimode quantum correlations and entanglements has drawn much attention recently due to its importance for both fundamental science and the future development of quantum information processing and quantum communication. Here, by using a four-wave mixing process with a conical pump beam and a conical probe beam, we experimentally generate the multimode quantum correlations between a conical probe beam and a conical conjugate beam, and we also observe about –2.6-dB intensity-difference squeezing between these two conical beams. In addition, we find the optimal value of each parameter in this scheme for further applications. Besides, the multi-spatial-mode nature of the generated quantum correlated beams is shown by comparing the variation tendencies of the intensity-difference noise of the probe and conjugate beams under global attenuation and local cutting attenuation. Our scheme may find potential applications in quantum information processing and quantum communication.

Keywords:

作者及机构信息

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通信作者:荆杰泰,jtjing@phy.ecnu.edu.cn

基金项目:上海市教育委员会科研创新计划(批准号: 2021-01-07-00-08-E00100)、国家自然科学基金(批准号: 11874155, 11804141, 91436211, 11374140)、上海市自然科学基金(批准号: 17ZR1442900)、上海市科学技术委员会科技创新行动计划基础研究领域项目(批准号: 20JC1416100)、上海市科技创新行动计划(批准号: 17JC1400401)、上海市市级科技重大专项(批准号: 2019SHZDZX01)、上海市青年科技英才扬帆计划(批准号: 21YF1410800)、闵行领军人才(批准号: 201971)、 111 计划(批准号: B12024)资助的课题

Authors and contacts

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Corresponding author:Jing Jie-Tai,jtjing@phy.ecnu.edu.cn

Funds:Project supported by the Innovation Program of Shanghai Municipal Education Commission, China (Grant No. 2021-01-07-00-08-E00100), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11874155, 11804141, 91436211, 11374140), the Natural Science Foundation of Shanghai, China (Grant No. 17ZR1442900), the Basic Research Project of Shanghai Science and Technology Commission, China (Grant No. 20JC1416100), the Program of Scientific and Technological Innovation of Shanghai, China (Grant No. 17JC1400401), the Shanghai Municipal Science and Technology Major Project, China (Grant No. 2019SHZDZX01), the Shanghai Sailing Program, China (Grant No. 21YF1410800), the Minhang Leading Talents, China (Grant No. 201971), and the 111 Project, China (Grant No. B12024).

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