弱值和弱測量在量子光學(xué)精密測量中理論研究.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)展過程中有著極為重要的地位。量子測量作為量子信息學(xué)中一個重要應(yīng)用，一方面不僅可以很好的應(yīng)用于對未知物理世界的探索，同時也能有效的應(yīng)用于軍事，精密儀器，工業(yè)制造等方面。量子測量中出現(xiàn)的新方法和新實驗結(jié)構(gòu)對于其自身發(fā)展有著重要意義。弱測量和弱值是最近國際上重點研究的一種量子測量方法，同時作為間接測量理論的一種，不僅在基礎(chǔ)物理學(xué)的研究，更在量子光學(xué)精密測量方面有著很好的表現(xiàn)。

2、>　　弱測量的系統(tǒng)不同于以往量子測量系統(tǒng)直接對系統(tǒng)態(tài)的投影，對附屬態(tài)的進行后選擇的情況下，對系統(tǒng)態(tài)的測量來得到放大效應(yīng)，同時在“微弱”耦合的作用下，采用的弱測量結(jié)構(gòu)可以有效的進行近似。弱測量得到的弱值不僅遠大于系統(tǒng)的本征值，同時作為一個復(fù)數(shù)在諸多的測量方面有著明顯的優(yōu)勢。相較于其他測量方法，弱測量探測較少的光子數(shù)的情況下可以得到大量的信息，這種結(jié)構(gòu)可以有效的彌補目前探測器上存在的缺陷。與此同時，弱值和弱測量的諸多非經(jīng)典性質(zhì)為許多量子佯謬

3、提供了解釋的理論實現(xiàn)。弱測量和弱值已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用為量子測量的更深一步的理解提供了新的思路。
　　為了進一步發(fā)展弱值和弱測量在量子測量中的研究，本文的研究工作主要有以下幾個方面：
　　1.簡要描述了量子測量的一般理論基礎(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)。同時介紹了直接測量中的投影測量和POVM測量的定義，這種測量方式作為直接測量的方式，對于理解弱測量的實現(xiàn)有著重要的意義。同時文中描述

4、了關(guān)聯(lián)函數(shù)的定義和其在量子參數(shù)估計的中的應(yīng)用。
　　2.介紹了弱值和弱測量的定義和實現(xiàn)方式。弱測量作為一種對微弱耦合參數(shù)估計的方式，其相互作用哈密頓量和時間演化算符有著對應(yīng)的表現(xiàn)形式。弱測量需要光子態(tài)在兩個空間維度的表達，分別為測量態(tài)和附屬態(tài)。分析了在微弱時間演化算符作用下的對應(yīng)弱值的物理含義。文章同時分析了相干態(tài)在微弱位移演化算符情況的光子數(shù)統(tǒng)計特性的變化，作為弱測量實現(xiàn)的一種方案，該變化表達了弱測量的參數(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)的弱測量對于參數(shù)估計的提高作用。作為量子計量的一種，采用糾纏光源可以有效的達到參數(shù)估計的海森堡極限。
　　4.量子關(guān)聯(lián)函數(shù)最開始由HBT實驗得出，經(jīng)過多年的發(fā)展，在鬼成像，精密測量，時鐘同步等方向有著重要的應(yīng)用。文章計算了量子關(guān)聯(lián)函數(shù)在弱測量中的應(yīng)用，結(jié)果表明，在采用糾纏態(tài)情況下采用弱測量，得到的參數(shù)估計精度有著明顯的提高，實部弱值在其中得