دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان

بلوار استاد یوسف ثبوتی، پلاک 444

صندوق پستی 1159-45195 زنجان 66731-45137 ایران

دورنگار: 33155142 -024

تلفن: 33151 -024


طراحی و برنامه نويسی توسط مركز كامپيوتر دانشگاه تحصيلات تكميلي علوم پايه زنجان

خانه>دانشکده فیزیک>
دانشکده فیزیک
 
 

دفاعيه دكتري

تبدیل طول موج کلاسیکی و کوانتومی نور در محیط های غیر خطی مرتبه دوم

امین بابازاده

استاد راهنما: رحمان نوروزی

دانشکده فیزیک

تاریخ: ۱۳۹۶-۸-۸

زمان: ۹:۰۰

مکان: آمفی تئاتر دانشگاه

خلاصه: امروزه با پیشرفت تکنولوژی، نیاز بشر به افزایش سرعت نقل و انتقال اطلاعات در بستری امن و مطمئن بیشتر شده است. یکی از روش‌ها برای افزایش سرعت، استفاده از همتافت‌گری طول‌موج است. در این روش اطلاعات روی طول‌موج‌های مختلف مدوله و همزمان وارد فیبر نوری می‌شوند. استفاده از این روش این امکان را می‌دهد که سرعت انتقال داده‌ها چندین برابر شود. برای تولید طول‌موج‌های مختلف در یک شبکه‌ی مخابراتی بر پایه‌ی همتافت‌گری طول‌موج، می‌توان از اپتیک غیرخطی مرتبه دوم استفاده کرد. از مشکلات پیش روی این روش اثرات پاشندگی است که در تپ‌های فراکوتاه ظاهر می‌شود و مانع استفاده از این ابزارها در مخابرات نوری می‌شود. در قسمت اول این رساله سعی شده است که با مهندسی موجبر غیرخطی لیتیوم نایوبیت قطبیده‌ی دوره‌ای اثرات پاشندگی روی طول‌موج تبدیل یافته به روش فرایند آبشاری تولید هارمونیک دوم و اختلاف فرکانس کاهش یابد. موجبر طراحی شده این امکان را فراهم می‌سازد که در مخابرات نوری تبدیلات طول موجی از مرتبه تراهرتز نیز انجام گیرد که گامی بزرگ در افزایش سرعت انتقال داده می‌باشد. علاوه بر سرعت، امنیت سیستم نقل و انتقال داده‌ها نیز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این مشکل را می‌توان با استفاده از فیزیک کوانتومی رفع نمود. به عبارت دیگر استفاده از فوتون به جای تپ‌ها (میدان‌های الکترومغناطیسی کلاسیک) در شرایط خاص می‌تواند امنیت سیستم نقل و انتقال داده را افزایش دهد. در این راستا، در قسمت دوم رساله اثرات پاشندگی روی فوتون‌ها مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده‌ شده است که در شرایط خاصی اثرات پاشندگی می‌تواند به صورت کامل حذف شود. همچنین به صورت تحلیلی نشان داده شده است که می‌توان درجه‌ی درهم‌تنیدگی جفت فوتون‌های تولید شده به روش فرایند تبدیل پایین پارامتری خودبه‌خودی را با استفاده از جابه‌جا کردن طول‌موج پمپاژ تغییر داد. با استفاده از این روش میزان تاثیر درهم‌تنیدگی در حذف شدن پاشندگی بررسی شده است. از جمله راه‌های افزایش امنیت در نقل و انتقال اطلاعات به روش کوانتومی استفاده از فوتون‌ها با درجات آزادی بالا (>2) است. این درجات آزادی بالا نه تنها ایمنی سیستم را در مقابل استراق سمع افزایش می‌دهد بلکه ظرفیت نقل و انتقال اطلاعات را نیز بالا می‌برد. حال آنکه استفاده از درجات آزادی بالا در مخابرات و یا سیستم‌های محاسباتی نیاز به دروازه‌های منطقی کوانتومی دارد. برای رفع این مشکل در قسمت پایانی این رساله روش کلی تولید این دروازه‌ها توضیح داده شده و برای یک سیستم چهار بعدی در فضای هیلبرت تولید شده با مدهای تکانه‌ی زاویه‌ای مداری به صورت تجربی ساخته شده است. یکی از کاربردهای بسیار مهم این دروازه‌های منطقی تولید حالت‌های کوانتومی بل با مراتب بالا می‌باشد. برای اثبات این امر، این دروازه‌ها برای ساخت حالت‌های کوانتومی بل در چهار بعد استفاده و شانزده حالت کوانتومی بل به صورت تجربی ساخته شد. تولید این نوع دروازه‌ها به همراه حالت‌های کوانتومی بل با ابعاد بالا شروع راهی برای افزایش سرعت و امنیت انتقال داده‌ها می‌باشد.