量子不确定原理和量子相干性的实验研究

发布时间：2020-10-27 01:46

　　 量子力学的建立和发展不仅极大地促进了人类科技和文明的发展,也颠覆了人们对物理世界的认知。经典物理告诉我们,现实世界是连续的、确定的,在给定系统的初始状态下,根据经典力学,我们能够精确知道其接下来的任意时刻的运动状态。然而,量子力学解释的物理世界是不连续、不确定的。量子态叠加原理告诉我们物理系统不仅可以处于某个可观测量其任意的本征态,也可以处于它们的任意叠加形式,测量会使得系统以一定概率塌缩到其某一个本征态上。对于测量一对不兼容可观测量情况,量子不确定原理限制了我们不可能同时得到它们精确值,即当对于其中一个可观测量的测量越精确时,另一个可观测量测量的结果的不确定性就越大。量子不确定原理与来源于量子态叠加原理的量子相干性是量子力学区别于经典物理的两个最基本特点,它们都有很长的研究历史,并且它们在量子信息科学、量子度量学等方面有着重要的应用,因而如今也依然是物理学领域研究的热点。线性光学系统有着与环境相互作用小,制备纠缠态保真度高等特点,是研究低量子位系统的模拟和量子关联方面最成熟便捷的实验平台。本论文主要内容包括以下两个方面:1.随着人们对不确定原理的研究的深入,各种形式的不确定关系被提出来,找寻不确定关系更紧的下界也一直是人们研究不确定原理的一个方向。我们基于线性光学系统,在实验上验证了一种新型的不确定关系,同时我们也进行了相应的数值模拟,其结果均表明Fine-Graining方法在一定程度上有助于得到更紧的不确定关系的下界。2.自从近些年相干性的资源理论框架被提出后,人们越来越将相干性作为一种量子资源来研究且相干性的量化也一直都受人们所关注。我们基于线性光学系统,实验上验证了在两个不对易参考基下用相对熵量化的相干性测量之间的trade-off关系。我们的结果表明在这些基下量子相干性的和被限制在由它的下界和上界定义的区域内。更重要的是,我们发现了一个有趣的现象,即由相干性的不确定关系限制的trade-off关系的下界是不会因为纠缠的存在变得更紧。我们的结果可能有助于对不确定关系和量子相干性更进一步的研究。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O413.1
【部分图文】：

第一章绪论量子信息科学，基本上就会涉及量子关联，它是量子力学所不能解释的现象，更是量子信息技术的基石。人们对以追溯到爱因斯坦等人提出的ＥＰＲ佯谬［５］，他们质疑用的量子力学的完备性，认为除了波函数外，还应存在隐论来解释量子现象，因此是否真实存在量子关联或者隐的关键。１９６４年，Ｂｅｌｌ不等式的提出［６，?７］，说明了任何是与量子力学不兼容的，随后人们在实验上验证了对纠产生非经典的关联，支持了量子力学的解释。量子关联的因为它有助于量子力学基本问题的研宄，更因其是量子源。量子关联有很多种，包括量子Ｂｅｌｌ非局域性、量子引量子纠缠、量子相干性、量子失谐等，一个基本层次图

第二章量子不确定关系第二章量子不确定关系??关系简介??关系的想法最初来自于德国物理学家Ｈｅｉｓｅｎｂｅｒｇ在镜实验中提出［１］。为了观察一个电子的运动状态，电子上，并用一个物镜收集Ｃｏｍｐｔｏｎ散射光子。透镜收集散射光子的半角度为Ｉ那么受限于透镜（不确定度）Ａ：ｒ约为：??

图２．２猜想游戏［２５］??
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本文编号：2857836