ИСТИНА

Диссертационная работа посвящена измерению, условным преобразованиям и особенностям передачи в оптическом волокне поляризационных состояний бифотонов. Среди обширного круга задач, поставленных в квантовой оптике, особое место занимают задачи, связанные с использованием т.н. перепутанных состояний фотонов [1,2]. В соответствии с определением, введенным Шредингером, составная система находится в чистом перепутанном состоянии если состояние этой системы не факторизуется, т.е. его волновую функцию нельзя представить в виде произведения волновых функций его подсистем. Интерес к перепутанным состояниям в оптике связан как фундаментальными проблемами применения квантовой теории к описанию физической реальности [3], так и с перспективными прикладными вопросами такими, как создание элементной базы квантового компьютера [46] квантовая криптография [7-11] квантовая метрология [12]. Наиболее доступным методом получения перепутанных состояний фотонов является процесс спонтанного параметрического рассеяния света (СПР света), который был теоретически предсказан Д.Н. Клышко в [13], а затем экспериментально обнаружен в [14,15]. Феноменологически СПР можно интерпретировать, как спонтанный распад фотонов оптической накачки на пары фотонов коррелированных по месту и моменту рождения -т.н. бифотонов. Уникальные свойства излученных при СПР бифотонов ставят перед физиками огромное количество интересных задач. В частности, в отдельный класс таких задач можно выделить задачи, связанные с поляризационными свойствами бифотонов. Очевидно, что использование состояний света с заданными свойствами в тех или иных экспериментах предполагает решение трех связанных между собой задач: 1. Генерация таких состояний. 2. Их преобразование в процессе передачи по каналу связи. 3. Применение надежной процедуры контроля за состоянием в данный момент времени. В работе экспериментально проводится исследование поляризационных свойств бифотонного излучения в вырожденном по частоте, коллинеарном режиме СПР (одномодовый пространственно-частотный режим). Ранее, было показано, что поляризационное состояние одномодовых бифотонов может быть представлено в виде квантовой трехуровневой системы или кутрита [16,17]. Интерес к исследованию именно такогб класса состояний обусловлен множеством интересных как фундаментальных, так и практических задач. К ним относятся исследования по наблюдению эффекта геометрической фазы при поляризационных преобразованиях [18-21], возможность реализации троичного протокола квантовой криптографии [22-24] и троичной логики [25], а также некоторые спектроскопические применения исследования внутренней структуры сегнетоэлектриков [26,27]. В настоящей работе предложено два протокола линейного томографического восстановления неизвестного поляризационного состояния кутрита. Один из них основан на измерении проекций исследуемого состояния в различных поляризационных базисах, посредством проведения линейных поляризационных преобразований в плечах интерферометра интенсивностей Брауна-Твисса после пространственного разделения бифотона. Во втором методе поляризационные преобразования осуществляются над бифотоном, как над цельным объектом. К полученным экспериментальным результатам применяются статистические алгоритмы восстановления состояния, что позволяет избавиться от влияния статистических и аппаратных ошибок возникающих в эксперименте. Кодировка квантовой информации возможна так же и с помощью состояний единичных фотонов. Так, поляризационное состояние фотона можно представить, как состояние квантовой двухуровневой системы или кубита. Возможность осуществления унитарного преобразования кубита, условно по результату измерения другого, является необходимым элементом для таких задач квантовой информатики, как квантовая телепортация [28-34] схема обмена перепутыванием [35,36], создания устройства контролируемого НЕТ [37] и т.д. При СПР, наблюдение одного из фотонов пары с абсолютной уверенностью гарантирует наличие коррелированного фотона в сопряженной моде. Это делает эффективность условного преобразования в принципе равной 100%. Под условными преобразованиями понимается заданное преобразование поляризации одного из фотонов пары, в зависимости от результата измерения над сопряженным фотоном. Не менее интересным является то, что условные преобразования бифотонов находят свои приложения к задачам квантовой фотометрии. Оказывается, что с помощью условных преобразований становится возможным осуществить метод абсолютной калибровки фотодетектора, что, несомненно, представляет определенный практический интерес для квантовой метрологии. При разработке современных систем обработки и передачи квантовой информации огромное значение предается оптическим волоконным линиям (ОВД) [38,39]. Это связано с рядом причин. Во-первых, фотоны, как носители информации, являются очень перспективными объектами, поскольку обладают высокой скоростью распространения и допускают кодирование информации в виде кубитов (поляризационных, пространственных и других). Во вторых, OBJI позволяют осуществлять адресную транспортировку фотонов-носителей к квантовым логическим элементам, преобразующим и хранящим квантовую информацию. И в третьих, к настоящему времени накоплен огромный опыт и развиты технологии управления классическими информационными процессами на основе OBJI. В рамках настоящей работы решается задача о влиянии дисперсионных свойств ОВД на распространение неклассических состояний света. Так, в работах [40,41] было показано, что при пропускании двухфотонного света через среду с дисперсией групповой скорости корреляционная функция второго порядка по интенсивности «расплывается» подобно короткому импульсу [42] и в дальней зоне приобретает форму спектра. В настоящей работе показано, что эффект «расплывания» может быть использован для решения одной из основных задач квантовой оптики - приготовления поляризационно-перепутанных состояний Белла [43,46]. Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat http://www.dissercat.com/content/preobrazovanie-i-izmerenie-bifotonov#ixzz33COfmu9v