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具有反射对称性物质受激辐射产生多光子纠缠态

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Multiphoton entangled states generated by the stimulated radiation of substances with reflection symmetry

摘要: 多光子纠缠是量子通讯、光量子计算的核心技术。现在普遍使用的纠缠光源是自发参量下转换产生的两光子纠缠,虽已取得很大的成就,但离量子计算等的应用需求还很远,需要从理论和实验两个方面探索新路。
本文研究了受激辐射射基础过程,受激辐射的机理,发现此过程最初产生的两光子态的量子性质与受激辐射物质的对称性密切相关。如果受激辐射物质的电子态有宇称,它的波函数也有宇称,如原子、有对称中心的分子、有反演对称的晶体等,这类物质的电子态都有宇称和反射对称性。有宇称的物质的受激辐射过程遵守宇称守恒,受激辐射产生的两光子态有宇称,是迭加纠缠态。这样的两个纠缠光子经过平行平面谐振腔的作用,再通过受激辐射,不断重复这个过程,最终产生多光子纠缠。
本文主要结果和结论是:有宇称的物质的受激辐射产生多光子纠缠态。激光器物质的电子态如有宇称,则激光器谐振腔内(平行平面腔)的受激辐射产生的多光子态是纠缠态,并可从对称结构的双向单模激光器输出。
理论给出多光子纠缠的表示式。研制成一台对称结构双向输出单模He-Ne激光器,进行了多光子纠缠态的实验验证,实验结果与理论预期相符。

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[V1] 2023-06-25 23:02:35 ChinaXiv:202306.00668V1 下载全文
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