隨著量子信息技術(shù)的不斷發(fā)展,在量子保密通信領(lǐng)域中,我國(guó)已經(jīng)完成了“京滬干線”等城際量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè),“墨子”號(hào)衛(wèi)星的發(fā)射以及實(shí)驗(yàn);在量子計(jì)算領(lǐng)域中,科研人員已經(jīng)研制出多達(dá)72量子比特的原型機(jī)。盡管有這些振奮的成績(jī),量子信息技術(shù)依然任重道遠(yuǎn)。設(shè)備無(wú)關(guān)的量子密鑰分發(fā)尚未實(shí)驗(yàn)成功,移動(dòng)終端的量子保密通信依然在研究階段,“量子霸權(quán)”尚未實(shí)現(xiàn),量子計(jì)算機(jī)的實(shí)用化、商業(yè)化依然任重道遠(yuǎn)。其中的一個(gè)原因是使用的很多器件不完美、達(dá)不到理論要求。糾纏光源和單光子探測(cè)器是量子信息中的兩個(gè)關(guān)鍵器件,其性能的好壞關(guān)系著整個(gè)量子信息系統(tǒng)性能的好壞。集成化的糾纏光源具有更好的穩(wěn)定性、易于調(diào)整的結(jié)構(gòu)、較小的系統(tǒng)尺寸等優(yōu)勢(shì),是當(dāng)前的一個(gè)熱門研究方向。本文針對(duì)集成化的糾纏光源產(chǎn)生和單光子探測(cè)器進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究。主要完成了以下幾方面的工作:1、對(duì)布拉格反射波導(dǎo)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并分析其在量子光學(xué)應(yīng)用中的性能表現(xiàn)。我們首先使用一種半自動(dòng)的在一維結(jié)構(gòu)中求解波導(dǎo)本征模式的方法,實(shí)現(xiàn)從眾多光波模式中找到所需要的光波模式,計(jì)算出所關(guān)注的色散、重疊度等特征。其次我們?cè)O(shè)計(jì)模擬退火算法計(jì)算出使波導(dǎo)性能達(dá)到最優(yōu)的波導(dǎo)參數(shù)。再次我們使用二維仿真... 

【文章來(lái)源】：國(guó)防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

將量子點(diǎn)、波導(dǎo)、和單光子探測(cè)器集成在一起的GaAs平臺(tái)[53]

國(guó)防科技大學(xué)研究生院博士學(xué)位論文圖2.6GaAs晶胞結(jié)構(gòu)圖，綠色球體代表鎵（Ga）原子，藍(lán)色球體代表砷（As）原子。AlOxGaAsAlGaAs0.70.3AlGaAs0.70.3（a）（b）圖2.7人工雙折射相位匹配結(jié)構(gòu)[61]。（a）中不同的顏色代表不同的物質(zhì)，（b）為電子掃描顯微鏡拍的照片。光學(xué)非線性。Index1.52.03.52.53.01.52.01.02.53.00.5Depth(um)Intensity(a.u.)0312AlGaAs0.70.3claddingAlGaAs0.70.3claddingGaAs/Aloxcore圖2.8折射率剖面圖和光波模式圖[61]。藍(lán)色實(shí)線為2.128μm的TE00模式，紅色虛線為1.064μm的TM00模式。圖2.7所示的是在Al0.7Ga0.3As層中植入五層AlOx，光波模式就在這些第25頁(yè)

國(guó)防科技大學(xué)研究生院博士學(xué)位論文其中η1和η2分別是探測(cè)器D1和D2的探測(cè)效率。當(dāng)τ2Tτ1時(shí)，經(jīng)過(guò)一系列的運(yùn)算可以得到：Rc=14R0cos2(′1′2),(2.59)其中′1=1/2，′2=(2+ET/)/2，E=E1E3，E1和E3則分別是態(tài)ψ1和ψ3的能量，R0是移除了半透鏡M1、M2、M′1和M′2后探測(cè)器D1和D2之間的符合計(jì)數(shù)。從式（2.59）可知，探測(cè)器D1和D2之間的符合計(jì)數(shù)可由相位1和2控制而實(shí)現(xiàn)正相關(guān)和反相關(guān)。這個(gè)符合計(jì)數(shù)Rc的形式和偏振編碼實(shí)驗(yàn)的形式一樣，因此也是能夠違反貝爾不等式的，實(shí)現(xiàn)糾纏。該能量-時(shí)間糾纏方案提出后，在1998年N.Gisin組首次實(shí)現(xiàn)了能量-時(shí)間方案的光子對(duì)干涉。在相距10公里時(shí)得到81.6%的干涉可見(jiàn)度[82]。隨后在同一年，他們組又進(jìn)行了能量-時(shí)間方案的貝爾不等式測(cè)量，得到95.5%干涉可見(jiàn)度，以及貝爾參數(shù)S=2.92±0.18，違反貝爾不等式達(dá)到5.1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差[83]。由于該能量-時(shí)間糾纏方案需要光子對(duì)的相干時(shí)間大于干涉儀不等臂路徑差的時(shí)間，這對(duì)光源提出了很大的要求。1999年H.Zbinden等人提出脈沖形式的能量-時(shí)間糾纏光子對(duì)，也即現(xiàn)在稱之為的time-bin糾纏光子對(duì)，如圖2.20所示。該方案與N.Gisin等人實(shí)現(xiàn)的能量-時(shí)間糾纏方案最大的區(qū)別就是該方案采用脈沖圖2.20time-bin糾纏方案，包含三個(gè)不等臂干涉儀，泵浦光采用脈沖激光，圖片來(lái)源于文獻(xiàn)[81]。第37頁(yè)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]NbN superconducting nanowire single photon detector with efficiency over 90% at 1550 nm wavelength operational at compact cryocooler temperature[J]. WeiJun Zhang,LiXing You,Hao Li,Jia Huang,ChaoLin Lv,Lu Zhang,XiaoYu Liu,JunJie Wu,Zhen Wang,XiaoMing Xie.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2017(12)
[2]Time-Bin Phase-Encoding Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution with Four Single-Photon Detectors[J]. 唐光召,孫仕海,陳歡,李春燕,梁林梅.  Chinese Physics Letters. 2016(12)



本文編號(hào)：3378315