基于光子晶体光纤的通讯波段量子关联光源的实验研究的任务书.docx

基于光子晶体光纤的通讯波段量子关联光源的实验研究的任务书
任务书
一、任务背景
随着现代通信技术和量子力学的不断发展，量子通信成为了人们关注的热点。量子通信的核心是量子态在不同位置之间的传递，因此需要靠高质量的量子光源来实现。现有的大多数量子光源往往使用激光、LED等光源，但是这些光源难以产生单光子态和高纯度的两个光子量子态，要求更高的光源质量。
光子晶体光纤是一种具有周期性微结构的光纤，具有光子带隙的特点，可以让特定波长的光在光纤内反射，达到光纤中有规律的衍射效果。光子晶体光纤可以用于制造高质量的单光子光源和包含量子纠缠对在内的量子光源，成为了量子通信领域的研究热点。
本任务书的目的是基于光子晶体光纤，实验研究通讯波段(1.55μm)单光子态和两光子纠缠态的产生、探索该光源在量子通信中的应用前景。
二、任务内容
1.基于光子晶体光纤设计并制备出通讯波段(1.55μm)单光子光源和两光子纠缠光源。其中，单光子光源采用非线性过程SPDC(自发参量下转换)的方式产生，两光子纠缠光源采用连续泵浦的方式使两个光发生非线性干涉，产生纠缠态。
2.对制备的光源进行性能测试，包括单光子率、单光子相干性、两光子测量相关性等指标。
3.验证单光子光源和两光子纠缠光源的应用潜力，比如进行量子密钥分发、量子通信距离扩展等实验。
三、任务要求
1.具备相关量子光学基础知识。
2.熟练掌握光学实验仪器的基本操作与维护技能。
3.熟悉量子光学中的光子晶体光纤。
4.具备较好的数据分析和解释能力。
5.具有团队合作精神，能够积极参与团队交流和讨论。
四、任务成果
1.完成任务内容，成功设计、制备单光子光源和两光子纠缠光源。
2.成功测试光源性能，获得单光子率、单光子相干性和两光子测量相关性等指标。
3.提出实验结果报告，包括研究方法、实验结果和分析及对光源未来应用的展望。
四、时间安排
1.第1周至第2周：研究光纤、SPDC、生成和分离单光子源的技术。
2.第3周至第4周：研究相干光源和量子纠缠的基本原理，探讨实现两光子纠缠态的方法。
3.第5周至第6周：基于光子晶体光纤，设计并制备出单光子光源和两光子纠缠光源。同时寻找波长调谐技术来实现单光子与两光子的调节。
4.第7周至第8周：测试制备的光源性能，包括单光子率、单光子相干性和两光子测量相关性等指标。定量统计光子在纤芯和空气芯层的分布情况和幅度分布的特征。
5.第9周至第10周：开展量子密钥分发实验，获得实验结果，并进行数据分析和解释。
6.第11周至第12周：将实验结果报告撰写完毕，并进行讨论评审。
七、任务考核
任务成果报告、实验结果、数据分析与解释（60%）
团队讨论活跃度（40%）
注：如有必要，可根据实际情况对任务内容、时间安排和考核标准等进行适当调整。