Корреляционные свойства квантовых состояний высокой размерности на основе бифотонных полей (1103304), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Для преобразования мод используется фазовая голограмма, при дифракции на которой пучок приобретает необходимую фазовую структуру.В эксперименте в качестве голограммы использовался активный фазовыймодулятор света на основе жидкокристаллической матрицы (SLM). Схемаэкспериментальной установки приведена на Рис.5.He-CdlaserL1 BBO UVM IFL2BSA1PM O1SMFD1A2SMMMF/F2O2PMD2CCРис.
5. Схема экспериментальной установки для реализации проекционных измерений в базисе мод Шмидта. L1 - кварцевая линза с F = 150 мм; L2 - линзас F = 145 мм; BBO - кристалл BBO толщиной 2 мм, установленный в общемфокусе линз L1 и L2; UVM - УФ зеркало, фильтрующее излучение накачки; IF интерференционный фильтр с центром полосы пропускания 650 нм и ширинойполосы 40 нм (иногда использовался 10 нм фильтр); BS - неполяризационный50% светоделитель; A1,2 - диафрагмы, позволяющие ограничивать поле зренияприемной системы; O1,2 - 8X микрообъективы, PM - пространственный фазовый модулятор (для простоты изображен работающим на пропускание); PM2- фазовая маска, выполненная в виде стеклянной пластинки переменной толщины (см.
текст); SMF - одномодовое волокно; SМF/MMF - одномодовое илимногомодовое волокно в зависимости от типа эксперимента (см. текст); D1,2- однофотонные детекторы с волоконным входом (лавинные фотодиоды PerkinElmer).- 18 -Было экспериментально получено распределение собственных значений, соответствующее предсказанной экспоненциальной зависимости. Результаты для двумерного распределения, а также для одного из его сечений, приведены на Рис.
6, 7.(1)(2)Рис. 6. Распределение собственных значений в Шмидтовском базисе. (1) Скорость счета детектора D1 в канале с фазовым модулятором в зависимости отдетектируемой моды. (2) Собственные значения матрицы плотности в базисе(нормированные)мод Гаусса-Эрмита (т.е. в приближении двойной гауссоиды).эксперименттеорияРис. 7. Распределение собственных значений в Шмидтовском базисе. Краснымцветом изображены экспериментально полученные значения, серым - результаты численного расчета.
Сплошная синяя кривая соответствует экспоненциальной зависимости получаемой в приближении двойной гауссоиды.- 19 -ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫВ заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы:1. Рассмотрен вопрос о возможности представления поляризационныхсостояний пары фотонов как состояния пары различимых кубитов.
Вслучае бифотона, т.е. пары фотонов, рождающихся в процессе спонтанного параметрического рассеяния света, положительный ответ наэтот вопрос обеспечивают дополнительные ограничения, накладываемые условиями фазового синхронизма. Подробно рассмотрен примерпротокола квантовой телепортации в системе тождественных фотонов. С учетом перестановочной симметрии в явном виде показано, чтоописание протокола в системе тождественных частиц эквивалентноописанию в системе различимых кубитов.2. Предложен метод приготовления произвольного, наперед заданногосостояния кукварта, использующий бифотоны, невырожденные почастоте. Исследована возможность приготовления в предложеннойсхеме перепутанных состояний куквартов, получены экспериментальные результаты по двухфотонной интерференции и предложены методы улучшения ее видности, не требующие использования узкополосных частотных фильтров.
Экспериментально реализована схемадля приготовления и квантовой томографии смешанных состоянийкуквартов, позволяющая достичь высокого качества восстановленияматриц плотности смешанных состояний. Продемонстрировано приготовление и томография смешанных состояний с различной энтропией, а также возможность преобразования состояний с диагональнойматрицей плотности в состояния общего вида.3. Проанализировано пространственное перепутывание в угловом спектре спонтанного параметрического рассеяния с точки зрения разложения по пространственным модам Шмидта.
Экспериментально продемонстрирована возможность фильтрации заданной пространственной моды с помощью фазового модулятора и одномодового оптического волокна. Экспериментально подтверждена близость мод ГауссаЭрмита к реальным модам Шмидта для углового спектра бифотонно- 20 -го поля. Измерено распределение собственных значений, соответствующих модам Шмидта, и получено разумное соответствие с расчетными значениями.
Получена полная двумерная структура модовогоразложения амплитуды бифотона в базисе мод Шмидта.ПУБЛИКАЦИИОсновные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:1. M. V. Fedorov, M. A. Efremov, P. A. Volkov, E. V. Moreva, S. S. Straupeand S. P.
Kulik, Anisotropic and High Entanglement of Biphoton StatesGenerated in Spontaneous Parametric Down-Conversion // Phys. Rev.Lett., 99, 063901, 2007.2. M. V. Fedorov, M. A. Efremov, P. A. Volkov, E. V. Moreva, S. S. Straupeand S. P. Kulik, Spontaneous parametric down-conversion: Anisotropicaland anomalously strong narrowing of biphoton momentum correlationdistributions // Phys. Rev.
A., 77, 032336, 2008.3. S.-Y. Baek, S. S. Straupe, A. P. Shurupov, S. P. Kulik and Y.-H. Kim,Preparation and characterization of arbitrary states of four-dimensionalqudits based on biphotons // Phys. Rev. A, 78, 042321, 2008.4. S. S. Straupe and S. P. Kulik, On practical implementations of quditbased quantum key distribution protocols // Quantum Cryptography andComputing, Vol. 26, Edited by R. H. e. al.. IOS Press, 2010. pp.83–985. Кулик С.П., Молотков С.Н., Страупе С.С., О телепортации в системе тождественных частиц // Письма в ЖЭТФ, Том 92 №3, 212–215,2010.6. С.С.Страупе, С.П.Кулик, К вопросу о приготовлении перепутанныхпар поляризационных кубитов в частотно-невырожденном режиме //ЖЭТФ, Том 137 №2, 211–219, 2010.- 21 -.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
