光量子態(tài)的量子費希爾信息及其在相位估值中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，以量子干涉儀為基礎(chǔ)的精密測量技術(shù)取得了飛速發(fā)展。如何利用量子干涉儀獲得較高精度的測量是弱磁場探測、引力波探測和原子鐘等領(lǐng)域的基礎(chǔ)課題。一方面由于量子費希爾信息(QFI)定義了相位靈敏度的理論下限即:量子克拉美-羅界(QCRB)，因此可利用量子費希爾信息來研究量子測量的精度。另一方面，本文基于在馬赫-曾德干涉儀(MZI)的相位估值的可能應(yīng)用，利用量子費希爾信息，開展了一系列的研究工作。主要創(chuàng)新性成果如下:
　　1.在前人工作

2、的基礎(chǔ)上，發(fā)展了量子費希爾信息的一般表達式。在光量子態(tài)密度矩陣的非零本征值所對應(yīng)的本征基矢中，發(fā)現(xiàn)混合態(tài)的量子費希爾信息包含有三項:第一項為經(jīng)典的費希爾信息;第二項為每個本征態(tài)對QFI的統(tǒng)計疊加;第三項為一個修正項。相對于前人的結(jié)果，我們給出的表達式具有兩方面優(yōu)點。首先，新表達式中的每一項都具有清晰的物理意義，便于理論分析。此外，新表達式已將本征值為0的本征基矢去掉，計算簡單。該公式得到了國內(nèi)外同行的關(guān)注和肯定。
　　2.以雙模壓

3、縮真空態(tài)作為MZI的輸入態(tài)，計算了光強差漲落測量（即:(S)2z測量）的相位靈敏度，并與宇稱測量進行比較。結(jié)果表明:(S)2z測量的最優(yōu)相位靈敏度位于相位差0處，利于進行弱信號測量。當相位差偏離0時，(S)2z測量對應(yīng)的相位靈敏度隨相位差的變化較宇稱測量緩慢。
　　3.計算得到了光子損耗下糾纏相干態(tài)量子費希爾信息的解析表達式。研究表明，光子損耗會導(dǎo)致量子費希爾信息由海森堡極限向標準量子極限躍遷。該躍遷與損失光子總數(shù)R(n)有關(guān)，并