弱测量理论及其在光机械系统中的应用

发布时间:2018-06-06 11:49

  本文选题:弱测量 + 光机械系统 ; 参考:《大连理工大学》2016年博士论文


【摘要】:关于量子力学基本原理的研究不仅丰富我们的科学知识,而且也增进我们对自然法则的理解。这些研究也推动许多技术应用的发展,如量子非定域性问题已经被应用于量子密码学,波粒二象性的理解使半导体技术成为可能以及薛定谔猫的研究促进量子信息处理和通信领域发展。在检查量子测量过程中,由阿哈罗洛夫(Aharonov),艾伯特(Albert)和魏德曼(Vaidman)引入系统和指针之间弱耦合的弱测量概念,并且定义了所测系统观测量的弱值。系统观测量的弱值可以超出了系统观测量的本征值范围。弱值的特征通常被认为是弱信号的放大效应。首次,用光学手段实现弱值之后,它被应用在不同领域为观察非常小的效果,如光速偏转、频率偏移、相位偏移、角度偏移、速度偏移、甚至温度偏移。尽管弱测量有很多应用,但是在光机械中它的应用很少被报道。众所周知,当只有一个光子在光机械腔中,由单光子引起的镜子位置的平移很难被探测,那是因为它远小于镜子波包的传播幅度。换句话说,一个光子的辐射压力很难被测量。因此,在当前实验条件下,能否使用弱测量方法来放大一光子的辐射压力是非常有意义的。在第一章中,阐述了论文的研究背景,接下来在第二章介绍了一些基础知识。本论文的主要工作分布在第三章到第五章。第三章和第四章,主要研究不同量子指针的弱测量如何来提高光机械系统中镜子位置的平移。在第三章,基于与弱测量相结合的光机械系统,当镜子(量子指针)初始化为基态时,我们发现镜子位置的平移可以被放大,此放大效应发生在光子的后选择态正交于光子的初态这个情况下,那是不能被通常的弱测量结论解释,并且它的最大放大值可以达到基态涨落程度。在第四章中,当镜子用压缩相干态代替基态时,我们发现镜子位置的平移可以被放大。这个放大取决于压缩态的增加涨落,那归因于量子力学的非交换性。在第五章,基于与光机械系统相结合的量子延迟选择实验,利用弱测量方法,我们研究具有后选择作用的控制Hadamard门,并发现由它控制的波粒二象性可以作为放大的产生机制。最后,在第六章中给出论文的总结与展望。
[Abstract]:The study of the fundamental principles of quantum mechanics not only enriches our scientific knowledge, but also enhances our understanding of the laws of nature. These studies also promote the development of many technical applications, such as quantum nonlocality, which has been applied to quantum cryptography. The understanding of wave-particle duality makes semiconductor technology possible and Schr 枚 dinger's research promotes the development of quantum information processing and communication. In the process of checking quantum measurement, the weak measurement concept of weak coupling between system and pointer is introduced by Aharonovi, Albert and Vaidman), and the weak value of observed system is defined. The weak value of the system observation can exceed the eigenvalue range of the system observation. The characteristic of weak value is usually considered to be the amplification effect of weak signal. For the first time, after realizing the weak value by optical means, it is applied in different fields to observe very small effects, such as light speed deflection, frequency offset, phase shift, angle shift, velocity shift, and even temperature shift. Although weak measurement has many applications, its applications in optical machinery are rarely reported. It is well known that when there is only one photon in the optical mechanical cavity, the translation of the mirror position caused by single photon is difficult to detect, because it is far less than the propagation amplitude of the mirror wave packet. In other words, the radiation pressure of a photon is difficult to measure. Therefore, under the present experimental conditions, it is very meaningful to use weak measurement method to amplify the radiation pressure of a photon. In the first chapter, the research background of the thesis is described, and then some basic knowledge is introduced in the second chapter. The main work of this thesis is from Chapter 3 to Chapter 5. In the third and fourth chapters, we mainly study how the weak measurement of different quantum pointers can improve the translation of mirror position in optomechanical systems. In Chapter 3, based on the optical mechanical system combined with weak measurement, when the mirror (quantum pointer) is initialized to the ground state, we find that the translation of the mirror position can be amplified. This amplification effect occurs in the case that the post-selective state of the photon is orthogonal to the initial state of the photon, which cannot be explained by the usual weak measurement conclusion, and its maximum amplification value can reach the ground state fluctuation. In Chapter 4, when the ground state is replaced by the squeezed coherent state, we find that the translation of the mirror position can be amplified. This amplification depends on the increasing fluctuations of the squeezed states, which are attributed to the non-commutativity of quantum mechanics. In chapter 5, based on the quantum delay selection experiment combined with the optomechanical system, we study the control Hadamard gate with the function of post-selection by using the weak measurement method, and find that the wave-particle duality controlled by the gate can be used as the mechanism of amplification. Finally, the conclusion and prospect of the thesis are given in the sixth chapter.
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O413.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王军;;步冲机机械系统总体设计[J];中国科技信息;2011年16期

2 张尚才;R.C.罗森伯;;用拉格朗日键图模拟非线性机械系统[J];浙江大学学报;1983年03期

3 张尚才;非线性机械系统的拉格朗日键图模型[J];浙江大学学报;1984年01期

4 程玉;;机械系统中原动机的设计[J];合肥学院学报(自然科学版);2014年01期

5 叶伟华;涂装设备中三个机械系统的设计及环境污染的控制[J];厦门科技;2001年S1期

6 严人杰;;浅谈机械系统概念设计[J];今日科苑;2007年16期

7 孙立荣;郭雷;林崇;张爱芳;;一类时滞机械系统的振动控制[J];科技信息;2009年08期

8 丁千;翟红梅;;机械系统摩擦动力学研究进展[J];力学进展;2013年01期

9 吴余华,,孙月明,程耀东;机械系统频响函数的高阶统计分析法[J];中国机械工程;1994年06期

10 王荣;曹源文;;机械系统虚拟样机技术浅析[J];科技信息;2013年18期

相关会议论文 前10条

1 毛恩荣;林建;周一鸣;;机械系统人-机界面评价指标的研究[A];第四届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1999年

2 张月雷;严新平;袁成清;李志雄;;基于协同理论的机械系统可监测性综合优化设计方法[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

3 丁千;翟红梅;;机械系统摩擦动力学研究进展[A];第十四届全国非线性振动暨第十一届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集与会议议程[C];2013年

4 李静;缪素芬;张伟;;参数激励下5次非线性机械系统的多极限环分岔[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年

5 刘峰;;牙科色彩识别训练机械系统与软件系统应用对比[A];2009“牙齿颜色的识别与美学再现”专题研讨会论文汇编[C];2009年

6 胡海岩;张文丰;;受控机械系统中时滞的可辨识性[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

7 高铭;雷府川;杜春光;龙桂鲁;;非线性耦合光机械系统的多稳态研究[A];第十六届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2014年

8 王玉新;苗鸿宾;;复杂机械系统创新设计的自动化方法及实现[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年

9 苗鸿宾;王永山;王玉新;;从概念设计到虚拟实体设计的机械系统的快速市场响应创新设计方法[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年

10 王艳东;黄克正;苗中华;胡岩;;机械系统人机界面设计的理论与方法[A];全国生产工程第九届年会暨第四届青年科技工作者学术会议论文集(二)[C];2004年

相关重要报纸文章 前2条

1 朱小红;立信向港大捐款成立 立信先进机械系统研究中心[N];中国纺织报;2008年

2 盛国昌;合肥机械系统产值突破50亿[N];厂长经理日报;2002年

相关博士学位论文 前10条

1 张月雷;机械系统可监测性设计理论及在船舶机械中的应用研究[D];武汉理工大学;2011年

2 李刚;弱测量理论及其在光机械系统中的应用[D];大连理工大学;2016年

3 王永山;含约束复杂机械系统空间布局及工业美学研究[D];同济大学;2007年

4 夏鸿建;机械系统虚拟样机平台建模技术与动力学求解研究[D];华中科技大学;2008年

5 周懿;过程型机械系统计算机辅助方案设计技术研究[D];浙江大学;2011年

6 韩燕;耦合原子腔光机械系统中量子效应的理论研究[D];大连理工大学;2014年

7 詹孝贵;腔光机械系统中电磁诱导透明及其相关现象的理论研究[D];华中科技大学;2013年

8 滕继慧;腔光机械系统量子特性的理论研究[D];大连理工大学;2014年

9 王英杰;大型机械系统复杂构件结构优化设计方法研究[D];燕山大学;2002年

10 熊晓燕;复杂机械系统动态特性分析和实验辨识方法的研究[D];太原理工大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 白春;双腔二次耦合光机械系统中的电磁诱导透明[D];四川师范大学;2015年

2 赵琳;可变功能机械系统相似性及概念设计方法研究[D];宁波大学;2014年

3 王键伟;复杂机械系统(生产线)的人机设计研究[D];武汉轻工大学;2015年

4 赵霖;基于主动约束机械系统控制理论研究[D];长安大学;2010年

5 陈华俊;微纳光机械系统的量子动力学研究[D];吉首大学;2012年

6 邢婷婷;复杂机械系统状态监测的拓扑反变方法及应用研究[D];燕山大学;2010年

7 蔡骊君;复杂机械系统刚—柔混合虚拟样机一体化分析技术初探[D];天津大学;2010年

8 王波;复杂机械系统动力学建模研究及在汽车上的应用[D];华中科技大学;2004年

9 孟超;基于机械系统的动力学行为与裂结的研究[D];中国科学技术大学;2015年

10 李栋;基于人机工程学的机械系统人机界面舒适性研究[D];西安建筑科技大学;2007年



本文编号:1986419

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/1986419.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户30871***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com