中文摘要：

量子关联特性是量子世界所具有的奇妙特性之一，它可以突破现有经典信息系统极限，实现经典信息处理过程中未具有的扩展功能，因此，在量子信息应用领域具有重要意义。有关量子关联的制备、操控以及在量子通信和量子网络中的应用多年来一直是普遍受关注的研究方向之一。该项目拟采用级联非线性过程，研究在一个光学腔中结合连续变量光学参量过程的下转换和倍频过程，产生不同频率的多组份量子关联的制备和操控及应用机理。并研究如何通过对各物理参量如注入光束与泵浦光束之间的相对相位锁定、泵浦光功率等提高级联非线性效应，获得对多体量子关联的关联度和输出功率等的操控功能。并探索利用多体关联实现连续变量多端量子密钥分发以及通过离物传态在不同电磁场谱之间分发量子信息；并在此基础上，应用量子层析术对多体量子关联源的测量问题进行探讨，为以后的远距离量子传输和量子网络奠定基础。

结论摘要：

量子关联特性是量子世界所具有的奇妙特性之一，它可以突破现有经典信息系统极限，实现经典信息处理过程中未具有的扩展功能，因此，在量子信息处理与量子通信网络中具有潜在的科学意义。而不同波长的连续量子关联光场在精密测量、量子信息网络等方面具有更加特殊的应用价值。有关量子关联的制备、操控以及在量子通信和量子网络中的应用多年来一直是普遍受关注的研究方向之一。在量子关联光束的产生及应用方面本项目实验上完成了连续变量相干态1—>2的量子克隆；并在此基础上,采用连续光泵浦的非简并光学参量振荡器产生了EPR纠缠光束，完成了部分破坏量子态的1—>2远程克隆；利用量子层析术完成了对非经典空间模TEM01压缩模的量子态重构，直观地用Wigner函数展示了TEM01压缩模的非经典特性；基于“时间反演”的ＨＯＭ干涉原理，设计了用偏振分束器将两个I类下转换过程产生的一对飞秒脉冲量级、简并单光子对完全分离的量子分束器模型，并得到了分束效率最高可以达到９２％的分束效果。在多组份纠缠方面理论上从运转于阈值以下的Ⅱ类匹配倍频过程的半经典运动方程出发，讨论了阈值以下三共振Ⅱ类倍频过程中两个非简并基频光模为振幅压缩光场时产生的谐振倍频光场的量子起伏特性；采用级联非线性过程，理论上研究了Ⅱ类匹配倍频腔级联I类匹配倍频腔产生的三色四组份纠缠的纠缠特性，并在可行性实验参数下进行了分析；理论上提出了I类匹配倍频腔级联I类匹配倍频腔产生三色三组份宽频纠缠源的方案。多频纠缠源的预测及产生将架起具有不同频率的远程通讯窗口和多能级原子系统之间沟通的桥梁，在量子存储和量子信息处理方面都具有较高的应用价值，为探索连续变量多端量子密钥分发以及通过离物传态在不同电磁场谱之间分发量子信息奠定了基础。