光学干涉仪中的量子相位估计

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oo789458
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
相位估计是测量中的一个重要内容,很多物理量的测量都可以转化为相位的测量。而相位不能直接测量得到,需要进行间接测量。间接估计未知参数的值不可避免地会存在误差,这些误差除了来自实验上的不完善,主要还是由于量子力学不确定性原理的限制使得测量精度具有下限。本文主要研究如何利用量子系统和量子效应来提高相位的测量精度。  量子相位测量的精度的理论分析有:量子费舍信息(quantum Fisherinformation)和误差传递公式(error propagation formula)。这两种分析方法从不同的角度来评估相位测量的精度,在本文中均有涉及。本文重点研究了在光学干涉装置中,利用光的非经典性,提高相位估计的精度。提出用平移压缩真空光作为SU(1,1)干涉仪的输入光,使得相位测量的精度接近海森堡极限。该方案与已有方案相比具有很大的优越性。  在第一章中,我们将介绍本文的研究背景,以及国内外课题组在量子相位估计这一领域所取得的研究成果。  在第二章中,我们介绍量子相位估计的相关基础理论,主要包括相位估计的一般过程,参数估计基础理论。量子相位估计主要涉及三个过程:初态制备,参数化,探测。这三个过程都会影响相位测量的精度,为了提高测量精度,需要从这三个方面考虑,优化测量方案。参数估计理论是研究相位精度的极限的理论基础,是量子相位估计的一个重要内容。  在第三章中,我们介绍一些具体的利用量子效应提高相位估计精度的方案,主要从降低观测量的不确定度和提高观测量对相位的变化率这两方面入手。对于第二个方面,又可细分为振荡频率增强的相位测量和信号放大的相位测量。前者通过提高输出信号的振荡频率来提高相位测量精度,后者通过提高输出信号的振幅来提高相位测量精度。  在第四章中,我们介绍在SU(1,1)干涉仪中,利用平移压缩真空光实现高精度相位测量的方案。我们研究了用平移压缩真空光和相干光分别作为两个输入光时SU(1,1)干涉仪的相位灵敏度(精度),发现平移压缩真空光存在一个最优的压缩部分,利用这个最优的值可以优化SU(1,1)干涉仪的相位灵敏度。另外,我们也研究了存在光子损耗的情况,以及相关物理量对最优值的影响,对实验有重要的指导意义。此外,我们还从量子Fisher信息的角度分析了该测量方案,得到了一些计算结果,并印证了前面的结果和结论。  在第五章中,我们将对量子相位估计的相关研究进行总结与展望。
其他文献
针灸是中华民族的宝贵财富,经过几千年的发展,其对疾病的治疗作用已经被长期的临床实践所证实。然而,到目前为止,经络的本质是什么尚不清楚,通过解剖学研究并没有发现经络存在的形
本文中我们借助于约束路径积分的理论来研究引力场和电磁场中运动带电粒子的量子非破坏测量问题。约束路径积分方法最早是由Feynman为描述连续量子测量而提出的,后来Mensky等
近年来,纳米材料由于其独特性质引起了人们的广泛兴趣并且已经被大量运用于光学、光电子学、化学催化、生物传感等方面。因此,研发新技术来制备纳米材料对纳米科学和技术的发展
本文采用经典分子动力学、蒙特卡落方法和第一性原理密度泛函理论研究了Ni团簇在Au(110)-(1×2)表面扩散机制、Au/Ni(110)表面合金及其退合金化和一维Ni原子链在Au(110)-(1×
本论文的主题是DNA纳米舱的原理和应用。论文首先将介绍在国际上纳米生物技术的当前研究进展,并给出了纳米技术和生物技术如何结合的宏观科学线索和关键思路。由于我们的研究
金属纳米粒子由于其独特的光学、电子学、生物医学以及药学等特殊性质而备受关注,其在各个领域都已经表现出实用性,包括从催化作用到等离子体应用以及光传感等等。在这些应用中
本论文主要介绍在研究ZnSe纳米颗粒及ZnS纳米线的拉曼光谱中的实验结果及其分析,主要分为以下五个部分: 1、介绍一下拉曼的经典及量子理论、低维材料潜在应用以及相应拉曼谱
随着科技的快速发展,人类社会已经处于一个对信息需求快速增长的时代,在享受科技带来的便利时,信息安全引起了人们的广泛关注,密码学也成为保护信息安全的重要方法。经典的保密通
本文围绕火灾预警光学传感器的关键技术、系统标定等进行了深入的研究,研制完成了高稳定度二极管激光器温度控制器,可以实现±2mK的温度稳定度,测试表明此二极管激光器温度
本论文讨论了宽禁带氧化物半导体ZnO薄膜及钙钛矿结构La1-xSrxC0O3块材的制备和电磁输运性质,用脉冲激光沉积法制备了ZnO薄膜,用固熔法和溶胶凝胶法制备了0.7≤x≤1的La1-xSrxC