连续变量量子态部分隐形传态的实验研究

Two channels, i.e. “semi-classical channel” and the quantum channel, will be utilized to perform the continuous-variable quantum state transfer experiment with partially disembodied transport in our project. Compared with the scheme suggested by Braunstein (the classical channel and the quantum channel), this scheme can simultaneously realize the classical information transmission, 1->M cloning, and teleportation protocol. And surpassing the no-cloning limit is relatively easy according to this scheme even if the entanglement is small. We will generate the squeezed state with the high squeezing value 9-10dB by improving our current degenerate optical parametric amplifier, and achieve the entangled state with large entanglement 8-10dB by building another OPA and coupling the two squeezed state on the beam splitter. The fidelity is expected to exceed 90%. The study is very important for the continuous-variable quantum information process.

本项目采用"半经典通道"和量子通道的传输方案进行量子隐形传态的实验研究，与Braunstein等人提出的实验方案（经典通信通道和量子通道）相比，该方案可以同时实现经典的信息通信、1->M个量子态克隆和量子隐形传态。实验上可以在纠缠度较低的条件下，就能突破不可克隆极限。在本项目中我们拟利用简并光学参量放大器产生高压缩度的压缩态光场，使压缩度达到9-10dB；再利用两套这样的装置产生的明亮压缩光耦合产生高纠缠度的纠缠态光场，通过优化系统使纠缠度达到8-10dB；利用该纠缠光进行隐形传态实验研究，获得90%以上的保真度。该研究对于连续变量量子信息过程具有重要意义。

量子隐形传态是量子信息科学研究的重要内容，对于连续变量量子隐形传态由于受到压缩度的限制，因此很难实现较高保真度的传输。（1）本项目通过优化OPA腔型设计，提高泵浦光模式匹配效率，提高腔长和相位的锁定稳定性，提高本振光和信号光的模式匹配，最终获得了超过10dB的压缩，并且在15kHz处测量压缩达到9.9dB。利用低损耗的分束器，将输入的相干态光场分开，采用部分隐形传态的理论方案，通过"半经典通道"和量子通道的传输方案进行量子隐形传态的实验研究，同时实现1->2的量子克隆。（2）实现了利用声光调制器对两束光的频率进行平移，将频移后的光场耦合产生一束双色光本振光。利用该双色本振光测量了压缩态光场上下边带之间的量子纠缠。（3）同时通过时钟同步锁定两个双色光的相对相位，并利用一个宽带压缩光场实现了对低频信号的增强探测，信噪比提高3.1dB。