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蔡寅:基于光学频率梳多模纠缠云态的量子操控


发布时间:2017-07-17

  Nature Communications杂志2017年6月6日在线发表了由华东师范大学和巴黎高等师范学校合作的新成果:基于光学频率梳的多模纠缠云态的量子操控。我校和巴黎高师联合培养博士研究生蔡寅(第一作者)与徐信业教授以及巴黎高师Lab. Kastler Brossel实验室Nicolas Treps和Claude Fabre教授等学者联合发表该文章。该项研究工作提出了多模量子光学理论,而且在实验上实现了一种全新类型的全光学量子网络,从而为应用于量子信息、量子计算和量子计量等研究领域的量子纠缠源的产生提供了一种新方案。

研究成果在Nature Communications杂志上发表

  量子网络的构建对实现量子信息处理有着极为重要的作用,也是量子计算机中的重要组成部分。量子网络一般需要制备多个模式之间的量子纠缠。然而,传统的量子纠缠源和量子网络方法一般难以扩展到多模式,并且网络的连接方式一旦构建就难以改变。该文提出并实现一种全新的量子源,全光学多模量子网络;并实现了一个可操控的十六模式光学量子网络。该方法不仅可以实现多个光学模式的纠缠而且可以对其进行灵活的量子操控,从而有望成为未来量子计算的一种量子源。同时,之前相关工作作为Physics Review的view point获得同行较高评价,被称为“巧妙的测量方法实现了多种不同模式的量子纠缠,为未来量子信息和量子计算提供了一种基于用户的全新方案”。

16模量子纠缠态:(ab)量子关联矩阵和(c)量子源

  该实验首先使用光学频率梳在光学参量振荡过程下制备出16个时域激光模式的量子纠缠态。该量子态经过测量发现完全符合多模量子纠缠判据。利用平衡零拍法和脉冲整形技术对该量子源可实现灵活的量子操控,从而可实现对几乎所有高斯量子纠缠和量子计算的实验模拟。基于该量子网络的可扩展性和灵活性的特点,仅仅通过一个量子源和改变测量模式,在实验上实现了十三种不同大小和联接方式的量子网络,并且实验模拟了六组分量子秘密分享的方案。

  蔡寅博士学位论文答辩:基于光学频率梳的量子相干操控  

  蔡寅,该文第一作者,2004年进入华东师大物理系本科学习,2008年进华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室硕士学习,师从徐信业教授,2011年进入法国巴黎高师LKB实验室攻读博士学位,博士课题为“基于光学频率梳的量子相干操控”。博士期间以第一作者和合作作者身份在Physics Review Letter和Physics Review A上发表多篇关于多模量子纠缠的理论和实验文章。  

  法方导师:Nicolas Treps,巴黎六大教授,博士生导师,量子光学专家。欧洲科学委员会(ERC)项目“多模量子光梳”首席科学家。于2010,2011,2013年分别获得法国光学学会的Fabry de Gramont奖,Arnulf Françon 奖,和 Jean Jerphagnon 奖。并建立CAILabs科技公司,致力于多模光纤通讯的研究。

  Claude Fabre,巴黎六大教授,博士生导师,量子光学专家。华东师范大学特聘外籍荣誉教授,美国光学学会和法国光学学会Fellow,法国大学学会高级理事。曾任法国光学学会主席(2009-2011年),欧洲物理杂志主编(European Physical Journal D,2008-2012年)。

  工作所在的Lab. Kastler Brossel实验室有三位科学家分别在1966年(阿尔弗雷德·卡斯特勒)、1997年(克洛德·科昂-唐努德日)和2012年(塞尔日·阿罗什)年三次获得物理学诺贝尔奖。 

  中方导师:徐信业,华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室教授,博士生导师,中法联合培养研究生项目中方导师,冷原子物理和量子频标专家,中国计量测试学会时间频率专业委员会委员。多年来积极参与华东师大中法联合培养研究生项目,先后任两位中法项目博士生中方导师,并与巴黎高师和加香高师等建立良好的科研合作关系。 

  

来源精密光谱科学与技术国家重点实验室 研究生院 国际交流处 编辑杨清  吕安琪

  

  

  

 


作者: | 信息来源:新闻网 | 浏览次数:564

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