作為信息載體的光場，在經典光學中其噪聲限制著信息的傳輸和提取。在理想情況下，原則上可消除系統(tǒng)的全部經典噪聲，以達到最大的信噪比。但即使這樣，實際上系統(tǒng)的信息功能仍然受到量子噪聲的影響。在量子理論中，測量某個體系的物理量必然會引起對該體系的某種干擾，從而產生附加的噪聲，限制提取信息的能力。非經典光場是進行量子信息和量子精密測量等相關研究的基本資源，利用這些量子資源，可以提高信息傳遞的安全，計算的速度及測量的精度，今年來引起人們的廣泛關注。本書將分別介紹各種非經典光場，包括壓縮態(tài)光場、糾纏態(tài)光場、偏振壓縮光場等的制備原理及實現(xiàn)方法，為開展相關研究人員提供參考。
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1. 連續(xù)變量多組份糾纏及其在量子信息網絡的應用研究，山西省自然科學獎一等獎，2010年，排名第2（本書依托項目）。
2. 基于多光束確定性糾纏的光量子計算和量子通信研究，山西省自然科學獎一等獎，2019年，排名第2（本書依托項目）。
目錄
前言
第1章 量子光學基礎知識1
1.1 量子光學基礎2
1.1.1 光場的量子噪聲2
1.1.2 線性化算符5
1.1.3 邊帶模型6
1.2 光場量子態(tài)9
1.2.1 光場的模式與態(tài)9
1.2.2 數態(tài)12
1.2.3 相干態(tài)15
1.2.4 單模壓縮態(tài)17
1.2.5 雙模壓縮態(tài)24
1.2.6 兩組分糾纏態(tài)25
1.2.7 多模量子態(tài)30
1.2.8 光場量子態(tài)的描述30
參考文獻34
第2章 非經典光場的制備原理36
2.1 內腔光學參量的經典性質39
2.1.1 光學參量過程39
2.1.2 內腔參量下轉換42
2.2 內腔光學參量的量子性質46
2.2.1 閾值以下內腔光學參量過程46
2.2.2 閾值以上內腔光學參量過程52
2.3 四波混頻過程58
參考文獻62
第3章 壓縮態(tài)光場的實驗制備63
3.1 正交壓縮態(tài)光場的制備63
3.1.1 閾值以下內腔光學參量過程65
3.1.2 光場量子態(tài)的測量79
3.1.3 Wigner函數的重構83
3.2 強度差壓縮態(tài)光場的制備87
3.2.1 閾值以上內腔光學參量過程87
3.2.2 四波混頻過程90
參考文獻92
第4章 兩組分糾纏態(tài)光場的實驗制備93
4.1 頻率簡并內腔光學參量過程93
4.1.1 偏振非簡并內腔光學參量過程94
4.1.2 偏振簡并內腔光學參量過程104
4.2 頻率非簡并內腔光學參量過程107
4.2.1 利用非等臂M-Z干涉儀測量107
4.2.2 利用F-P腔測量114
4.2.3 利用聲光調制器測量117
4.2.4 利用四分之一波片測量119
參考文獻121
第5章 多組分糾纏態(tài)光場的實驗制備123
5.1 多組分糾纏態(tài)光場123
5.1.1 多組分糾纏態(tài)的常見類型123
5.1.2 多組分糾纏態(tài)的不可分判據126
5.2 多組分GHZ態(tài)光場128
5.3 多組分cluster態(tài)光場131
5.3.1 四組分cluster態(tài)光場131
5.3.2 八組分cluster態(tài)光場133
5.4 多色多組分糾纏態(tài)光場139
5.5 多組分束縛糾纏態(tài)光場142
參考文獻147
第6章 連續(xù)變量非經典偏振態(tài)的實驗制備148
6.1 光場斯托克斯分量148
6.1.1 光場斯托克斯分量的定義148
6.1.2 光場斯托克斯分量的測量151
6.2 偏振壓縮態(tài)光場152
6.2.1 明亮相干態(tài)和真空壓縮態(tài)耦合153
6.2.2 兩束正交相位壓縮態(tài)的耦合153
6.2.3 兩束正交振幅壓縮態(tài)的耦合154
6.3 兩組分偏振糾纏態(tài)光場157
6.4 三組分偏振糾纏態(tài)光場161
參考文獻165
第7章 非經典光場在通信和精密測量中的應用舉例166
7.1 光學模非定域糾纏的實驗證明167
7.2 量子隱形傳態(tài)171
7.2.1 相干態(tài)的量子隱形傳態(tài)171
7.2.2 量子糾纏交換176
7.2.3 基于光纖的量子隱形傳態(tài)184
7.3 量子密集編碼196
7.3.1 信道容量196
7.3.2 基于兩組分糾纏態(tài)的量子密集編碼201
7.3.3 受控量子密集編碼208
7.4 量子秘密共享211
7.5 類量子非破壞測量219
7.5.1 量子非破壞測量原理219
7.5.2 基于強度差壓縮態(tài)的類量子非破壞測量229
7.6 量子干涉儀測量243
參考文獻254
結束語257
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