本文關(guān)鍵詞：弱值和弱測(cè)量在量子光學(xué)精密測(cè)量中理論研究

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【摘要】：量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的重要基礎(chǔ),其中的量子信息學(xué)在量子力學(xué)的發(fā)展過程中有著極為重要的地位。量子測(cè)量作為量子信息學(xué)中一個(gè)重要應(yīng)用,一方面不僅可以很好的應(yīng)用于對(duì)未知物理世界的探索,同時(shí)也能有效的應(yīng)用于軍事,精密儀器,工業(yè)制造等方面。量子測(cè)量中出現(xiàn)的新方法和新實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)對(duì)于其自身發(fā)展有著重要意義。弱測(cè)量和弱值是最近國(guó)際上重點(diǎn)研究的一種量子測(cè)量方法,同時(shí)作為間接測(cè)量理論的一種,不僅在基礎(chǔ)物理學(xué)的研究,更在量子光學(xué)精密測(cè)量方面有著很好的表現(xiàn)。弱測(cè)量的系統(tǒng)不同于以往量子測(cè)量系統(tǒng)直接對(duì)系統(tǒng)態(tài)的投影,對(duì)附屬態(tài)的進(jìn)行后選擇的情況下,對(duì)系統(tǒng)態(tài)的測(cè)量來得到放大效應(yīng),同時(shí)在“微弱”耦合的作用下,采用的弱測(cè)量結(jié)構(gòu)可以有效的進(jìn)行近似。弱測(cè)量得到的弱值不僅遠(yuǎn)大于系統(tǒng)的本征值,同時(shí)作為一個(gè)復(fù)數(shù)在諸多的測(cè)量方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)。相較于其他測(cè)量方法,弱測(cè)量探測(cè)較少的光子數(shù)的情況下可以得到大量的信息,這種結(jié)構(gòu)可以有效的彌補(bǔ)目前探測(cè)器上存在的缺陷。與此同時(shí),弱值和弱測(cè)量的諸多非經(jīng)典性質(zhì)為許多量子佯謬提供了解釋的理論實(shí)現(xiàn)。弱測(cè)量和弱值已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用為量子測(cè)量的更深一步的理解提供了新的思路。為了進(jìn)一步發(fā)展弱值和弱測(cè)量在量子測(cè)量中的研究,本文的研究工作主要有以下幾個(gè)方面:1.簡(jiǎn)要描述了量子測(cè)量的一般理論基礎(chǔ)。首先介紹了量子力學(xué)中相干態(tài),糾纏態(tài)和分離態(tài)的區(qū)別,描述了相干態(tài)的性質(zhì)。同時(shí)介紹了直接測(cè)量中的投影測(cè)量和POVM測(cè)量的定義,這種測(cè)量方式作為直接測(cè)量的方式,對(duì)于理解弱測(cè)量的實(shí)現(xiàn)有著重要的意義。同時(shí)文中描述了關(guān)聯(lián)函數(shù)的定義和其在量子參數(shù)估計(jì)的中的應(yīng)用。2.介紹了弱值和弱測(cè)量的定義和實(shí)現(xiàn)方式。弱測(cè)量作為一種對(duì)微弱耦合參數(shù)估計(jì)的方式,其相互作用哈密頓量和時(shí)間演化算符有著對(duì)應(yīng)的表現(xiàn)形式。弱測(cè)量需要光子態(tài)在兩個(gè)空間維度的表達(dá),分別為測(cè)量態(tài)和附屬態(tài)。分析了在微弱時(shí)間演化算符作用下的對(duì)應(yīng)弱值的物理含義。文章同時(shí)分析了相干態(tài)在微弱位移演化算符情況的光子數(shù)統(tǒng)計(jì)特性的變化,作為弱測(cè)量實(shí)現(xiàn)的一種方案,該變化表達(dá)了弱測(cè)量的參數(shù)放大作用方面的應(yīng)用。3.糾纏態(tài)作為一種量子態(tài),在諸多的量子測(cè)量中有著重要的應(yīng)用。文中分析了在糾纏附屬態(tài)的弱測(cè)量對(duì)于參數(shù)估計(jì)的提高作用。作為量子計(jì)量的一種,采用糾纏光源可以有效的達(dá)到參數(shù)估計(jì)的海森堡極限。4.量子關(guān)聯(lián)函數(shù)最開始由HBT實(shí)驗(yàn)得出,經(jīng)過多年的發(fā)展,在鬼成像,精密測(cè)量,時(shí)鐘同步等方向有著重要的應(yīng)用。文章計(jì)算了量子關(guān)聯(lián)函數(shù)在弱測(cè)量中的應(yīng)用,結(jié)果表明,在采用糾纏態(tài)情況下采用弱測(cè)量,得到的參數(shù)估計(jì)精度有著明顯的提高,實(shí)部弱值在其中得到較好的放大倍數(shù),雖然采用分離態(tài)的形式可以有效的提高參數(shù)的放大倍數(shù),但是相應(yīng)的探測(cè)效率的下降表明了其在弱測(cè)量中的缺點(diǎn)。文章主要內(nèi)容了弱測(cè)量在各種量子測(cè)量和量子計(jì)量方式中的研究,這些研究進(jìn)一步加深了對(duì)于弱測(cè)量的性質(zhì)的描述,同時(shí)可以為更好的將弱測(cè)量應(yīng)用于參數(shù)估計(jì)提供了很好的理論結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：量子測(cè)量 弱值 弱測(cè)量 相干態(tài) 糾纏態(tài) 多階關(guān)聯(lián)函數(shù)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O431.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 主要符號(hào)對(duì)照表11-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 本文結(jié)構(gòu)13-16
• 第二章 量子測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)16-30
• 2.1 量子力學(xué)基礎(chǔ)16-23
• 2.1.1 相干態(tài)16-20
• 2.1.2 糾纏態(tài)20-23
• 2.2 量子關(guān)聯(lián)函數(shù)23-25
• 2.2.1 二階關(guān)聯(lián)函數(shù)24-25
• 2.2.2 多階關(guān)聯(lián)函數(shù)25
• 2.3 量子測(cè)量25-28
• 2.3.1 正交投影測(cè)量26-27
• 2.3.2 POVM測(cè)量27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第三章 弱值和弱測(cè)量理論及實(shí)現(xiàn)30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 弱值和弱測(cè)量30-35
• 3.2.1 弱值的定義30-31
• 3.2.2 弱值的實(shí)現(xiàn)31-35
• 3.3 相干態(tài)光子統(tǒng)計(jì)特性的弱測(cè)量實(shí)現(xiàn)35-41
• 3.3.1 相干態(tài)光子特性的投影測(cè)量36-37
• 3.3.2 相干態(tài)光子特性的弱測(cè)量37-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 糾纏附屬態(tài)下的弱值放大實(shí)現(xiàn)42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 弱值放大效應(yīng)42-43
• 4.3 探測(cè)概率的描述43-47
• 4.4 放大倍數(shù)的描述47-49
• 4.5 量子Fisher信息49-51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 第五章 多階關(guān)聯(lián)函數(shù)的弱測(cè)量實(shí)現(xiàn)52-62
• 5.1 引言52
• 5.2 弱值放大結(jié)構(gòu)一階關(guān)聯(lián)函數(shù)表示52-54
• 5.3 弱值放大結(jié)構(gòu)的二階關(guān)聯(lián)函數(shù)表示54-58
• 5.3.1 分離態(tài)55-56
• 5.3.2 糾纏態(tài)56-58
• 5.4 弱測(cè)量放大結(jié)構(gòu)Nth階關(guān)聯(lián)函數(shù)表示58-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 全文總結(jié)62-64
• 參考文獻(xiàn)64-72
• 致謝72-73
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄73-74
• 攻讀學(xué)位期間參與的項(xiàng)目74-76

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2 ;中國(guó)科學(xué)院量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室[J];中國(guó)激光;2003年08期

3 ;第十一屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議在四川都江堰市勝利召開[J];量子光學(xué)學(xué)報(bào);2004年S1期

4 胡艷芳;第十一屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議在四川都江堰召開[J];中國(guó)激光;2004年10期

5 ;第十二屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)紀(jì)要[J];量子光學(xué)學(xué)報(bào);2006年04期

6 ;第十三屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)紀(jì)要[J];量子光學(xué)學(xué)報(bào);2008年03期

7 ;第十四屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)紀(jì)要[J];量子光學(xué)學(xué)報(bào);2010年03期

8 ;第十四屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)剪影[J];量子光學(xué)學(xué)報(bào);2010年03期

9 滕永祿;;西德量子光學(xué)研究所近況[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;1983年12期

10 詹達(dá)三;美國(guó)量子光學(xué)專家納杜西來華講學(xué)訪問[J];物理;1981年12期

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1 王雪華;;納微結(jié)構(gòu)中的量子光學(xué)(英文)[A];介觀光學(xué)及其應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2007年

2 第十屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)會(huì)務(wù)組;李洪才;;第十屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)紀(jì)要[A];第十屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文論文集[C];2002年

3 宋康寧;叢爽;;線性量子光學(xué)系統(tǒng)的控制策略[A];Proceedings of 14th Chinese Conference on System Simulation Technology & Application(CCSSTA’2012)[C];2012年

4 ;第十一屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議在四川都江堰市勝利召開[A];第十一屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2004年

5 ;第十四屆全國(guó)量子光學(xué)會(huì)議日程安排[A];第十四屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)報(bào)告摘要集[C];2010年

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7 張衛(wèi)平;區(qū)澤宇;陳麗清;;基于相干原子系綜的量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[A];第十五屆全國(guó)原子與分子物理學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

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10 萬明杰;王振林;;超薄介質(zhì)層包裹金屬核納米復(fù)合顆粒的熒光增強(qiáng)機(jī)制[A];第十七屆全國(guó)光散射學(xué)術(shù)會(huì)議摘要文集[C];2013年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者 李愛珍;我省量子光學(xué)研究直達(dá)國(guó)際前沿[N];山西日?qǐng)?bào);2010年

2 記者 蘭炎平;山大量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室立足世界科技前沿[N];山西日?qǐng)?bào);2000年

3 本報(bào)記者 孟國(guó)旺 賈清華;打造量子光學(xué)研究的一流科研基地[N];山西科技報(bào);2012年

4 王海濱;山西躋身量子光學(xué)研究第一梯隊(duì)[N];中國(guó)技術(shù)市場(chǎng)報(bào);2010年

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1 孫恒信;光的橫向小位移的量子測(cè)量[D];山西大學(xué);2014年

2 王明皓;量子光學(xué)系統(tǒng)中的幾何相[D];山西大學(xué);2015年

3 尹淼;克爾非線性黑體中原子異常量子光學(xué)效應(yīng)的研究[D];華中科技大學(xué);2010年

4 周艷麗;基于量子光學(xué)原理的量子計(jì)算與量子模擬的理論研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

5 王福源;窄線寬非經(jīng)典光源的制備及性質(zhì)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 周海軍;用于量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)的Bell態(tài)探測(cè)器的設(shè)計(jì)調(diào)試[D];山西大學(xué);2014年

2 李欽政;弱值和弱測(cè)量在量子光學(xué)精密測(cè)量中理論研究[D];上海交通大學(xué);2015年

3 張虎;線性量子光學(xué)系統(tǒng)的反饋控制[D];電子科技大學(xué);2013年

4 鐘國(guó)寶;量子光學(xué)態(tài)的脊波變換[D];安徽大學(xué);2013年

5 周倩倩;用于量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)的寬帶低噪聲探測(cè)器研制及應(yīng)用[D];山西大學(xué);2010年

6 黃波;線性量子光學(xué)系統(tǒng)的LQG相干控制[D];電子科技大學(xué);2011年

7 趙加強(qiáng);腔QED中若干量子光學(xué)與量子信息問題的研究[D];曲阜師范大學(xué);2005年

8 桂傳友;變頻率輻射場(chǎng)對(duì)量子系統(tǒng)非經(jīng)典特性的調(diào)控[D];安徽大學(xué);2011年

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