Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бауместер Д. -> "Физика квантовой информации" -> 30

Физика квантовой информации - Бауместер Д.

Бауместер Д., Экерт А., Цайлингер А. Физика квантовой информации — М.: Постмаркет, 2002. — 376 c.
ISBN 5-94057-017-8
Скачать (прямая ссылка): fizikakvantovoyinformacii2002.pdf
Предыдущая << 1 .. 24 25 26 27 28 29 < 30 > 31 32 33 34 35 36 .. 151 >> Следующая

При параметрическом преобразовании частоты в видимом диапазоне мы различаем две возможные схемы фазового синхронизма. Синхронизм «типа I» возникает, когда два рождающихся фотона имеют одинаковые поляризации, в то время как при синхронизме «типа II» их поляризации ортогональны в базисе, который определяется ориентацией кристалла. Возможность приготовления и наблюдения перепутывания заложена в одновременности рождения двух фотонов в процессе преобразования, удовлетворении фазовых соотношений, а также надлежащей пространственной и временной селекции излучаемого света.
3.4.2 Перепутывание во времени
Рис. 3.2. Схема эксперимента типа Фрэнсона, по проверке интерференции перепутанных во времени фотонных пар. Измерения проводятся с помощью двух удаленных разбалансированных интерферометров Маха-Цанде-ра. Фаза каждого интерферометра изменяется фазовращателем, расположенным в длинном (L) плече.
Коррелированные пары фотонов, рождающиеся в процессе спонтанного параметрического рассеяния (СПР), обладают несколькими свойствами. При СПР с синхронизмом типа I и типа II можно наблюдать то, что иногда называют перепутыванием во времени. Это свойство отражает факт одновременного рождения фотонов пары, и, что они удовлетворяют закону сохранения энергии, который приводился выше. Последнее означает, что время излучения любой пары не определено в пределах времени когерентности лазера накачки. Критерий одновременности возникает из-за того, что отдельные фотоны па-
ЭПР-источник
82 Квантовая плотная кодировка и квантовая телепортация
ры имеют широкий спектр (порядка нескольких нанометров) и временем когерентности около 100 фсек. Такой вид перепутывания был использован в так называемой двухфотонной интерферометрии Фрэнсо-на (см.рис.3.2), где оба фотона проходят через раздельные разбалансированные интерферометры Маха-Цандера [91]. Два одинаковых интерферометра построены так, что длина когерентности отдельных фотонов меньше, чем разность оптических путей в каждом интерферометре. Как следствие - невозможность наблюдения интерференции при наблюдении излучения одним детектором, расположенным на выходе того или другого интерферометра. Однако, если интересоваться совпадениями фотоотсчетов двух детекторов, стоящих после интерферометров, наблюдаются осцилляции в скорости счета совпадений при внесении сдвига фаз между плечами интерферометров. Состояние внутри интерферометров может быть представлено в виде
где индексы 1 и 2 относятся к фотонам, движущимся, соответственно, влево и вправо, как показано на рис.3.2. Состояние (3.10), в действительности, представляет собой факторизованное состояние. Однако, регистрация только событий, отвечающих тому, что оба фотона прошли длинными путями (L - L) или короткими путями (S - S), дает истинные совпадения фотоотсчетов. Другие события могут быть исключены при правильном выборе окна схемы совпадений. В первых экспериментах [91] возможность варьирования размеров окна не использовалась и поэтому максимальная видность, которая была зарегистрирована, оказалась ограничена уровнем 50%. В более поздних экспериментах с использованием узкого окна схемы совпадений для пост-селекции только перепутанного состояния, видность оказалась выше 90% [92].
Здесь необходимо упомянуть об одном интересном развитии идеи о перепутывании по времени. Можно заменить непрерывный лазер накачки на импульсный и направить пучок в интерферометр так, что разница длин плеч интерферометра окажется больше чем длительность импульса [93], см. рис. 3.3. Таким образом, если фотон накачки распадается на пары фотонов в кристалле после прохождения через интерферометр, стоящий в пучке накачки, то время распада приобретает неопределенность. Действительно, несбалансированный интерферометр преобразует состояние фотона накачки в суперпозицию a [short)^^ » /?| long)^^ и процесс СПР в кристалле преобразует это состояние в
(3.10)
а
| short)s <8> | short). + Р | long)s <8> | long)
(3.11)
Источник перепутанных фотонов 83
Рис. 3.3. Схема импульсного двухфотонного источника, дающего состояния, перепутанные по времени и его возможного применения в квантовой криптографии. Парные фотоны, образованные из фотона накачки, прошедшего через длинное или короткое плечо интерферометра, когерентны. Алиса и Боб регистрируют фотоны через три разные интервала времени (относительно момента времени излучения): короткого, промежуточного и длинного. Фогоотсчеты, соответствующие регистрации после короткого и длинного интервалов проявляют 100%-ую корреляцию. После промежуточного интервала фотоотсчеты отвечают дополнительному базису jshort) ± |long), и также полностью коррелированы ( в предположении, что <р + 5 + 5В = 0). Заметим, что в схеме не используется ни генератор случайных чисел, ни активный оптический элемент.
В отличие от перепутанных во времени фотонов, получаемых от непрерывного лазера накачки длина когерентности импульсного лазера не имеет значения, т.к. необходимая когерентность создается разбалансированным интерферометром. Другими словами, неопределенность во времени прибытия фотона накачки (в пределах длины когерентности лазера) заменяется на два острых временных пика, отвечающих прохождению фотона накачки по короткому Jshort) или длинному [long) пути; образуется базис нашего кубитового пространства. Отсюда следует, что в качестве накачки может быть использован, к примеру, любой стандартный лазерный диод. Более того, базисные состояния можно различать по их времени прибытия, без использования каких-либо дополнительных оптических схем. Изменяя соотношение между пропусканием и отражением интерферометра, а также
Предыдущая << 1 .. 24 25 26 27 28 29 < 30 > 31 32 33 34 35 36 .. 151 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed