指针态的量子激发对后选择弱测量的影响

发布时间：2020-04-09 16:47

【摘要】：在1988年,Ahaonov,Albert和Vaidman首次在量子测量中提出了后选择弱测量协议。它是一类包含被测系统和指针之间的弱耦合,但对系统的后选择导致出人意料的结果:指针末态的平均偏移量可以远远超出系统可观测量的本征值(乘以耦合常数),这与量子投影测量形成鲜明对比。这种效应背后的机制是因为系统可观测量的不同本征值所对应的指针态之间存在相干性。因为这种能够放大微小量的物理效应,后选择弱测量在不同领域引起了巨大的研究兴趣。由于近几年来的技术进步,其中的弱值已经被实验测量出,后选弱测量已被用于测量各种系统中的小参数,包括光学系统和原子系统。近来,利用量子激发技术来提高量子态的非经典性和量子性增强技术取得了迅速的进展,为精密测量的研究提供了新的思路。本文研究测量仪器指针的初态是多量子激发相干态时,指针态的量子激发对二能级系统在后选择弱测量中的影响。本文的主要研究成果如下。在第二章中,利用量子态的Gluaber-SudarshanP函数和Wigner函数,研究初始指针态为多量子激发相干态情况下的非经典性。通过分析计算和数值模拟了多量子激发相干态的Gluaber-Sudarshan P函数和Wigner函数,表明量子态的非经典性区域随着量子激发次数的增加而增大,而经典区域则缩小。在第三章中,研究了初始指针态为多量子激发相干态时,两能级系统的后选择弱测量方案。我们通过分析计算和数值模拟了后选择弱测量过程中测量指针的偏移量和信噪比(SNR),发现量子激发可以增加后选择弱测量过程中测量指针的偏移量和SNR。在第四章中,研究了后选择弱测量过程中被测量子系统与测量仪器(指针)之间的量子纠缠,利用量子并发度作为量子纠缠的度量。结果表明,在某些参数区域内量子激发增强被测量子系统与测量指针之间的量子纠缠。在第五章中,总结本论文获得的主要研究结果,展望值得进一步开展研究的方向。
【图文】：

逡逑ＡＡＶ通过描述一个理想实验，关于测量自旋｜粒子的自旋分量弱值的逡逑实验。实验原理图如图１．１所示。在图１．１中，自旋方向指向彷向，ａ为￥与：ｒ逡逑方向的夹角。测量过程［７］可以表述为：给一束粒子一定的速度沿ｙ方向逡逑移动，首先让其通过第一个Ｓｔｅｒｍ－Ｇｅｒｌａｃｈ仪器，将它的磁场强度设置为非逡逑常弱，这样粒子的移动变化很小，再通过第二个Ｓｔｅｎｎ－Ｇｅｒｌａｄｉ仪器，设定逡逑为强磁场，这一束粒子分裂成两束。然后进行后选择Ａ邋＝邋１，测出在３方逡逑向的值。逡逑ＡＡＶ提出基于后选择的弱测量理论看似微不足道，但产生了显著的逡逑物理效应：通过对系统进行合适的后选择，可以得到指针的平均偏移量逡逑远远超出本征值范围的测量结果，这和标准的投影量子测量形成了鲜逡逑

Ｒｅ（ｚ）逦Ｒｅ（ｚ）逡逑图２．２？．量子激发相干态｜ｎ．，邋ａ〉的Ｗｉｇｎｅｒ函数。其中，相干态参数ａ二１，图⑷－（ｆ）对逡逑应的量子激发数１１分别为０，１，２，５，８，１５。逡逑
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O413.1

【参考文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 胡刚;利用功率循环提高量子弱测量系统信噪比的实验研究[D];华中师范大学;2016年

2 张文喜;成像光谱仪信噪比研究[D];中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）;2006年

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本文编号：2621011