Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

Аннотации (12.2022) : Quantum properties of triple-coupled optical cavity with injection of a squeezed vacuum field

Quantum properties of triple-coupled optical cavity with injection of a squeezed vacuum field

DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-12-38-45

Ke Di1, Jie Ren2, Wei Cui3, RenPu Li4, YongLe Lu5, JunQi Guo6, Yu Liu7, JiaJia Du8*

 

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8Department of Electronic Engineering, Chongqing University of Post and Telecommunications, Chongqing 400065, China

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8Chongqing Key Laboratory of Autonomous Navigation and Microsystem, Chongqing University of Post and Telecommunications, Chongqing 400065, China

1dike@cqupt.edu.cn      https://orcid.org/0000-0001-6339-923X

2836537144@qq.com    https://orcid.org/0000-0002-1351-4743

3cuiwei@cqupt.edu.cn  https://orcid.org/0000-0002-5675-6910

4lirp@cqupt.edu.cn       https://orcid.org/0000-0002-0426-296X

5luyl@cqupt.edu.cn       https://orcid.org/0000-0002-5958-2629

6guojq@cqupt.edu.cn    https://orcid.org/0000-0001-9570-530X

7liuyu@cqupt.edu.cn     https://orcid.org/0000-0001-6929-1481

8dujj@cqupt.edu.cn      https://orcid.org/0000-0002-0051-6846

Abstract

Subject of Study. A scheme of quantum manipulation in coupled optical cavity system composed of triple-coupled optical cavity with injection of a squeezed vacuum field is proposed. Method. The scheme of quantum manipulation in coupled optical cavity system is based on analysis of the absorption and dispersion characteristics of the reflection in classical filed and quantum field. Main Results. It was established that the absorption and dispersion of the reflection field with different coupled intensities under the classical field show different characteristics. The Electromagnetic induction transparency like effect is observed as the couple dintensities increases, and becomes more and more obvious as the coupled intensities increases, until the absorption curve becomes completely independent due to the strong coupled. And the quantum noise fluctuation corresponding to the amplitude and phase of the reflection field in the quantum field also presented different characteristics. With the increase of couple dintensities, the quantum noise fluctuation curve begins to split. And at the same time, the splitting of the quantum noise fluctuation curve changes from one to three, and it completely splits into three Lorentz curves finally. Practical significance. The theoretical results of scheme demonstrated that multiple (three times) quantum manipulation can be implemented simultaneously in a device, which provides method for the quantum dense coding.

Keywords: quantum manipulation, quantum coding, triple-coupled optical cavity, squeezed vacuum field

Acknowledges: the National Natural Science Foundation of China (Nos. 11704053, 52175531); the Science and Technology Research Program of Chongqing Municipal Education Commission (KJQN201800629); the Innovation Leader Talent Project of Chongqing Science and Technology (No. CSTC-CXLJRC201711).

For citation: Ke Di, Jie Ren, Wei Cui, RenPu Li, YongLe Lu, JunQi Guo, Yu Liu, JiaJia Du. Quantum properties of triple-coupled optical cavity with injection of a squeezed vacuum field // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 12. С. 38–45. http://doi.org/ 10.17586/1023-5086-2022-89-12-38-45

OCIS code: 270.5585, 190.4970

 

Квантовые свойства оптического резонатора с тройной связью и инжекцией сжатого вакуумного поля

Ke Di, Jie Ren, Wei Cui, RenPu Li, YongLe Lu, JunQi Guo, Yu Liu, JiaJia Du

Аннотация

Предмет исследования. Предложена схема квантовой манипуляции в системе связанных оптических резонаторов, включающей оптический резонатор с тройной связью и инжекцией сжатого вакуумного поля. Метод. Схема квантовой манипуляции в системе со связанными оптическими резонаторами основана на анализе характеристик поглощения и дисперсии отражения в классическом поле и квантовом поле. Основные результаты. Было установлено, что поглощение и дисперсия поля отражения с различными связанными интенсивностями в условиях классического поля проявляют разные характеристики. Эффект прозрачности электромагнитной индукции наблюдается по мере увеличения связанных интенсивностей и становится всё более очевидным по мере увеличения связанных интенсивностей, пока кривая поглощения не станет полностью независимой из-за сильной связи. И флуктуация квантового шума, соответствующая амплитуде и фазе поля отражения в квантовом поле, также представляла различные характеристики. С увеличением связанных интенсивностей кривая флуктуации квантового шума начинает расщепляться. И в то же время наблюдается тенденция расщепления единой кривой флуктуации квантового шума на три части, пока, наконец, она полностью не распадается на три отдельные кривые Лоренца. Практическая значимость. Теоретические результаты рассмотренной схемы продемонстрировали, что многократная (трёхкратная) квантовая манипуляция может быть реализована в предлагаемом устройстве, что обеспечивает метод кодирования квантовой плотности.

Ключевые слова: квантовая манипуляция, квантовое кодирование, оптический резонатор с тройной связью, сжатое вакуумное поле

 

References

1.    Taylor J.M. A quantum future awaits // Science. 2018 V. 361. № 6400. P. 313.

2.   Bayliss S.L, Laorenza D.W, Mintun P.J, Kovos B.D, Freedman D.E, Awschalom D.D. Optically addressable molecular spins for quantum information processing // Science. 2020 V. 370. № 6522. P. 1309–1312.

3.   Julio T. Barreiro, Dieter Meschede, Eugene Polzik, E. Arimondo, Fabrizio Illuminati, Luigi Lugiato. Atoms, photons and entanglement for quantum information technologies // Procedia Computer Science. 2011 V. 7. P. 52–55.

4.   David P. Divincenzo. Quantum Computation // Science. 1995. V. 270. № 5234. P. 255–261.

5.   Stefanie Barz, Elham Kashefi, Anne Broadbent, Joseph F. Fitzsimons, Anton Zeilinger, Philip Walther. Demonstration of blind quantum computing // Science. 2012. V. 335. № 6066. P. 303–308.

6.   Olmschenk S., Matsukevich D.N., Maunz P., Hayes D., Duan L.M., Monroe C. Quantum teleportation between distant matter qubits // Science. 2009 V. 323. № 5913. P. 486–489.

7.    Arrazola J.M., Scarani V. Covert quantum communication // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 117. 250503.

8.   Fowler A.G., Wang D.S., Hill Ch.D., Ladd T.D., Van Meter R., Hollenberg L.C.L. Surface code quantum communication // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. 180503.

9.   S.J. van Enk. Quantum communication, reference frames, and gauge theory // Phys. Rev. A. 2006. V. 73. 042306.

10. Horodecki R., Horodecki P., Horodecki M., Horodecki K. Quantum entanglement // Rev. Mod. Phys. 2009. V. 81. 865.

11.  Song J, Zhang Z.J., Xia Y, Sun X.D., Jiang Y.Y. Fast coherent manipulation of quantum states in open systems // Opt. Express. 2016 V. 24. № 19. P. 21674–21683.

12.  Wang L.Y., Hu J.G., Du J.J., Di K. Broadband coherent perfect absorption by cavity coupled to three-level atoms in linear and nonlinear regimes // New J. Phys. 2021. V. 23. 123040.

13.  Du S.P., Bai Z.F, Qi X.F. Coherence manipulation under incoherent operations // Phys. Rev. A. 2019. V. 100. 032313.

14.  Rohde P.P., Ralph T.C., Nielsen M.A. Optimal photons for quantum-information processing // Phys. Rev. A. 2005. V. 72. 052332.

15.  Rips S., Hartmann M.J. Quantum information processing with nanomechanical qubits // Phys. Rev. Lett. 2013. V. 110. 120503.

16.  Boykin P.O., Vwani Roychowdhury. Optimal encryption of quantum bits // Phys. Rev. A. 2003. V. 67. 042317.

17.  Stannigel K., Komar P., Habraken S.J.M., Bennett S.D., Lukin M.D., Zoller P., Rabl P. Optomechanical quantum information processing with photons and phonons // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 109. 013603.

18. Saleh Rahimi-Keshari, Artur Scherer, Ady Mann, Rezakhani A.T, Lvovsky A.I., Sanders B.C. Quantum process tomography with coherent states // New J. Phys. 2011. V. 13. 013006.

19.  Xing Z.C., Hong Y.F., Zhang B. The influence of dichroic beam splitter on the airborne multiband co-aperture optical system // Optoelectronics Letters. 2018. V. 14. № 4. P. 250–256.

20. Cosmo Lupo, Vittorio Giovannetti, Stefano Pirandola, Stefano Mancini and Seth Lloyd. Capacities of linear quantum optical systems // Phys. Rev. A. 2012. V. 85. 062314.

21.  Mostafa Ghorbanzadeh, Sara Darbari. Efficient plasmonic 2D arrangement and manipulation system, suitable for controlling particle–particle interactions // Opt. Lett. 2019. V. 37. № 9. P. 2058–2064.

22. Bakholdin A.V., Butylkina (Rodionova) K.D., Vasil’ev V.N., Romanova G.É. Development and analysis of reflective and catadioptric optical systems for Earth remote sensing // Journal of Optical Technology. 2017. V. 84. № 11. P. 761–766.

       Бахолдин А.В., Бутылкина К.Д., Васильев В.Н., Романова Г.Э. Разработка и исследование зеркальных и зеркально-линзовых оптических систем для дистанционного зондирования Земли // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 11. С. 55–61.

23. Ou Z.Y., Pereira S.F., Kimble H.J., Peng K.C. Realization of the Einstein–Podolsky–Rosen paradox for continuous variables // Phys. Rev. Lett. 2019. V. 68. 3663.

24. Lawrence M.J., Byer R.L., Fejer M.M., Bowen W., Lam P.K., Bachor H.-A. Squeezed singly resonant second-harmonic generation in periodically poled lithium niobat // J. Opt. Soc. Am. B. 2002. V. 19. № 7. P. 1592–1598.