弱值和弱測(cè)量在量子光學(xué)精密測(cè)量中理論研究.pdf

1、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(guò)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)。

2、>　　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(lái)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

3、提供了解釋的理論實(shí)現(xiàn)。弱測(cè)量和弱值已經(jīng)越來(lái)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

4、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。<

5、br>　　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(kāi)始由HBT實(shí)驗(yàn)得出，經(jīng)過(guò)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