基于相干光干涉仪的多输出零拍探测及量子度量

发布时间：2024-12-10 23:42

　　量子度量学结合了统计学和量子力学,是一门采用量子手段提高参数估计精度的综合性学科,在引力波探测,量子成像,量子光刻以及高精度原子钟等领域有着广阔的应用前景。如何制备合适的探测态,选择最优测量方案,构造最优相位估计量使相位测量精度突破经典极限是量子度量学研究的核心问题。为了突破经典极限,有学者提出采用N光子纠缠态,压缩真空态等量子态作为探测态,但这些量子态难制备,易损耗,于是我们考虑通过简单的相干态以及合适的测量方案突破经典极限。本文基于相干光干涉仪,采用了多输出零拍探测(Multi-outcome homodyne detection)的测量方法,深入研究测量结果的输出信号和相位灵敏度,具体研究内容如下:1、以相干光和真空光的直积态作为输入光入射到Mach-Zehnder干涉仪的两端,通过零拍探测的测量方法,构造出反函数估计量,解析推出输出态的Wigner函数及测值概率表达式。对测量结果进行数据分类,得到两输出和多输出零拍探测的输出信号,得出相位灵敏度接近于散粒噪声极限,输出信号实现超分辨,与实验结果一致。2、用蒙特卡洛的方法,对多输出零拍探测实验进行数值模拟,分析不同本征值情况下的输出...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１相干态的Ｗｉｇｎｅｒ函数在相空间的分布

浙江理工大学硕士学位论文?基于相干光干涉仪的多输出零拍探测及量子度量??（ａ）?（ｂ）??、５〈５?５?￣５??（Ｃ）?（ｄ）??Ｉ?－???ｌＷ１Ｗ??Ｒｅａ?５、５?Ｒｅａ?ｓ＊－５??图２．１相干态的Ｗｉｇｎｅｒ函数在相空间的分布。（ａ）平均光子数元＝｜ａ〇｜２?＝?０。（....

图３．１?（ａ）相干光干涉仪的零拍探测示意图，输出态测量正交算符０

士学位论文?基于相干光干涉仪的多输出零拍探测及量子度量??第三章基于相干光干涉仪的双输出零拍探测??３．１背景介绍??本章中，采用Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ干涉仪单端零拍探测，在某一输出端测量光场??正交分量ｆ?＝?护）／（２〇，?Ｓ表示输出端的光场湮灭算符。光场正交分量０满??足....

图３．３?〇〇输出信号随相位的变化曲线

提高＃倍。当／Ｖ足够大，最优相位灵敏度？?１．０３／＃，接近于??散粒噪声极限。当ａ?＾０?（ａ?＝?１／２）时，输出信号为??＜ｎ）?＝?２ｅｒｆ（１Ｖ２ａ）?｛ｅｒｆ［Ｖ２５＋］?＋?ｅｒｆ［Ｖ２＾＿］｝．?３－?（１１）??２．０１?????⑷?ＣＶ?，?）?（ｂ）??ｉ．....

图３．４基于相干光干涉仪双输出零拍探测的测量结果

＾士以）。可以得到反函数估计量的相位灵敏度为??Ｊｐ（＋｜０）ｐ（－｜０）?，…、??８中＝＼Ｐ＇（＋ｍ?＿?３－（５４）??从上面结果可以看出，这与可观测量ｆｉ的本征值／＾±无关。这个双输出输出探测??的经典Ｆｉｓｈｅｒ信息（ＣＦＩ）为??中）＝Ｘ＾±［Ｐｐ（（ｆｃ｜ｆ?＝（舛....

本文编号：4015841