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摘要：本论文介绍了光子纠缠态的概念以及通过自发参量下转换过程制备光子纠缠源的基本理论。基于多重准相位匹配原理，灵活设计极化畴结构，提出通过级联一维极化畴调制结构的光学超晶格以及在二维极化畴调制结构的光学超晶格中由自发参量下转换过程制备四光子偏振纠缠态的理论方案。54219
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毕业论文关键词：光子纠缠、准相位匹配、光学超晶格
Abstract: In this paper, the concept of photon entanglement and the basic theory of the preparation of photon entanglement source from spontaneous parametric down conversion processes were described. Based on multiple quasi-phase matching principle, flexible design domain structure, we propose theoretical schemes for the preparation of four-photon polarization entangled state from spontaneous parametric down conversion processes based on the modulation domain structure of cascaded one-dimensional optical super-lattices and two-dimensional optical super-lattice.
Key words: photonic entanglement，quasi-phase-matching，optical super-lattice
目录
1绪论...4
1.1纠缠态的定义.4
1.2光量子纠缠态的制备...4
1.3本论文的工作.4
2光子纠缠源的制备原理...5
2.1自发参量下转换制备双光子纠缠源...5
2.2准相位匹配...5
2.3光学超晶格...6
2.4光学超晶格的工作原理.7
2.5多光子纠缠源的制备...7
3基于光学超晶格制备多光子纠缠源.9
总结13
参考文献14
致谢15
1 绪论 按照摩尔定律，后摩尔时代经典计算机已经快要满足不了我们人类对信息处理的需要。所以，我们急切需要一种新的方法、新的技术来适应我们这个高速发展的信息时代。这时，以量子力学为基础的量子信息学进入我们的视野，它便是这个信息爆炸时代的一轮初生的太阳。量子纠缠是量子信息传输和处理的重要资源，纠缠源的制备是特别重要的。作为一种重要的人工微结构功能材料，在非线性光学领域广泛应用的光学超晶格在量子光学领域的应用越来越得到国内外学者的广泛关注。基于光学超晶格制备的光子纠缠源是当前量子光学领域有源光子芯片研究的一个重要方向。 在量子信息学中信息的存储、表示、提取及其演化过程等等都离不开量子态。而纠缠态是量子态中极为重要的一类，由Einstein，Podolsky，Rosen[1]和Schӧdinger[2]等人注意到并研究这一奇特现象，这是量子力学是不同于其他经典物理学的最不寻常，最不可思议的特征。可以说，没有量子纠缠现象，就不会有现在所说的量子信息。 作为一种重要的人工微结构功能材料，在非线性光学领域广泛应用的光学超晶格在量子光学领域的应用越来越得到国内外学者的广泛关注。在铁电体中通过极化技术形成周期性的畴反转且周期与介质中非线性光学过程的特征长度相匹配就会发生光参量过程。制备集成、高效、稳定的纠缠源是实现量子信息实用化的首要任务。
1.1 纠缠态的定义 在量子力学中，运用符号 来代表一个物理系统所处的状态．在数学形式上来看，当两光子A，B构成的复合系统处于纯态 ，如果这个纯态不能写成两个子系统纯态的直积态 ，这就是一个由光子A和光子B这两个子系统组成的两光子纠缠态。还可以扩展到多光子构成的多体系统，若整个系统处于纯态并且不能写成各个子系统纯态的直积形式，那么这个多体系统就处于多光子纠缠态。