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基于电磁诱导透明机制的压缩光场量子存储
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O43[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]山西大学光电研究所、量子光学与光量子器件国家重点实验室,太原030006, [2]山西大学、极端光学协同创新中心,太原030006
  • 相关基金:国家重点研发计划(批准号:2016YFA0301402); 国家自然科学基金(批准号:11322440,11474190,11304190); 霍英东教育基金; 山西省自然科学基金(批准号:2014021001); 山西三晋学者项目; 山西省回国留学人员科研资助项目资助的课题
中文摘要:

光场的量子存储不仅是构建量子计算机的重要基础,而且是实现量子中继和远距离量子通信的核心部分.由于存在不可避免的光学损耗,光学参量放大器产生的压缩真空态光场将变为压缩热态光场,不再是最小不确定态.因此,压缩热态光场的量子存储是实现量子互联网的关键.在原子系综中利用电磁诱导透明机制能够实现量子态在光场正交分量和原子自旋波之间的相互映射,即受控量子存储.本文根据量子存储的保真度边界,研究了实现压缩热态光场量子存储的条件.量子存储的保真度边界是通过经典手段能够达到的最大保真度,当保真度大于该边界时,就实现了量子存储.通过数值计算分析了不同情况下压缩热态光场的量子存储保真度边界,以及存储保真度随存储效率的变化关系,得到了实现量子存储的条件,为连续变量量子存储实验设计提供了直接参考.

英文摘要:

Quantum memory of light is not only the building block of constructing large-scale quantum computer, but also the kernel component of quantum repeater for quantum networks, which makes long distance quantum communication come true. Due to the inevitable optical losses, squeezed vacuum generated from optical parametric amplifier becomes squeezed thermal state of light, which is no longer the minimum uncertainty state. Therefore quantum memory of squeezed thermal state of optical field is the key step towards the implementation of quantum internet. Atomic ensemble is one of ideal quantum memory media, as a result of high optical depth and good atomic coherence. Electromagnetically induced transparency(EIT) is one of mature approaches to quantum state mapping between non-classical optical fields and atomic spin waves. In atomic ensembles, the EIT can on-demand map quantum state between quadratures of light and spin waves of atomic ensemble, i.e., controlled quantum memory. Here the condition of quantum memory for squeezed thermal state of light is investigated according to the fidelity benchmark of quantum memory. The fidelity benchmark of quantum memory is the maximum fidelity which can be reached by classical methods, and it is quantum memory if the memory fidelity is higher than the fidelity benchmark of quantum memory. By numerically calculating the fidelity benchmark of quantum memory for different kinds of squeezed thermal states of light and the dependence of memory fidelity on the memory efficiency, we obtain the minimum memory efficiency which can realize quantum memory for squeezed thermal state of light. The quantum memory can be easily obtained by increasing squeezing parameter r. The thermal state fluctuation is sensitive to the realization of quantum memory. The required minimum memory efficiency is lower, when smaller thermal state fluctuation is employed in experiment by reducing the optical losses in optical parametric amplifier. On the other hand, quantum memory fidelity benchmark is high for s

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876