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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

二阶非线性光子晶体中产生纠缠光场，利用光在光子晶体中的传输类似于电子在半导体中的运动情形，在非线性光子晶体中可以进行频率准换，量子纠缠是具体两个或两个以上粒子组成的 系统中相互影响的现象。对于量子纠缠的研究，量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题，并在量子计算和量子通信的研究中起着重要的作用。如量子通讯应用于量子态隐形传输；量子计算应用于量子计算机。

连续变量量子，如粒子的坐标和动量，光波场的正交振幅和正交相位变量，每一值对应于不同的正交本征态，其本征态构成无限希尔伯特空间，量子通信中利用量子对应连续变化的无限本征态形成连续变量量子通信系统。利用光波场的正交振幅和正交相位分量，人们实现了量子态的无条件离物传输（unconditional quantum teleportation）和量子密集编码（quantumdense coding）,这些特别的通信手段，皆以量子纠缠态为基础。

2. 研究的基本内容

首先介绍非线性光子晶体的概念及应用，如何设计一维、二维非线性光子晶体的结构参数，以及其实验制备方法等。另外介绍了纠连续变量缠源的产生及其在量子信息中的应用。重点讨论介绍利用构建准晶的拼图模型的广义双网格方法，设计一个二维非线性光子晶体，使其提供的倒格矢可以同时满足多个非线性过程的发生，并能产生颜色呈扇形分布的多色光场，我们利用此非线性光子晶体，研究其产生多色连续变量纠缠光场，并利用连续变量纠缠源的判据理论论证各光场之间的量子纠缠特性。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

利用构建准晶的拼图模型的广义双网格方法，设计一个二维非线性光子晶体结构，使其提供的倒格矢可以同时满足二次谐波，三次谐波和四次谐波，五次谐波，以及更高次谐波的产生，所有光波之间频率相等，且利用的都是二阶非线性极化率。我们把此晶体放入光学谐振腔中，利用peter van.loock提出的多组份连续变量纠缠判据，研究各输出的高次谐波之间的量子关联特性，得到色彩呈扇形分布的纠缠光束。

4. 参考文献

[1]阿米尔.艾克塞尔 著 庄星来 译.纠缠态物理世界第一谜[m].上海：上海科学技术文献出版社，2008,7：1-99

[2]马博琴 王霆 .非线性光子晶体的研究[m].北京：北京理工大学出版社，2013,5:1-20