【摘要】：量子信息是立足于多個學科建立起來的綜合學科,由于其巨大的應用潛力目前得到了廣泛的關注。量子計算或者說量子計算機,是量子信息研究的核心課題。量子計算的效率可以遠高于經典計算的關鍵在于可以實現(xiàn)并行運算。但在信息傳輸?shù)倪^程中,由于量子態(tài)的疊加性,造成人們無法正確區(qū)分量子態(tài)以獲取路徑信息。所以為了研制量子計算機,科學家們提出了多種對量子態(tài)區(qū)分的方案,降低區(qū)分過程中出錯的概率。本文所做的工作主要有兩個方面。一方面我們在多縫干涉模型中設計了連續(xù)測量的度量方式,并給出了成功檢測到粒子的概率的界限。經過對結果的討論可以發(fā)現(xiàn),在連續(xù)測量的過程中對多個量子態(tài)分組區(qū)分可以降低探測器出錯的概率。這表明在相干性度量等同的情況下,可以更準確地確定系統(tǒng)的路徑信息。另一方面的工作是對實驗中的非零的Sorkin參數(shù)的探究。在考慮系統(tǒng)引入高階項的影響后,驗證了概率分布的變化并給出演化過程。為了進一步揭示高階項的本質,我們利用理論框架-Density cubnes中定義了系統(tǒng)純度的概念,并發(fā)現(xiàn)當考慮Sorkin參數(shù)不為零時,系統(tǒng)的純度降低,相干性信息丟失。最終可以確定實驗測得的非零的Sorkin參數(shù)并不是高階干涉引起的,而應該是一類退相干現(xiàn)象,這一結論的得出也有利于提高多縫干涉模型中區(qū)分量子態(tài)的效率。本文的內容安排如下:第一章介紹了本文所作研究的發(fā)展背景和研究目的,主要圍繞互補性關系的研究進程和量子態(tài)區(qū)分課題的研究意義,重點關注玻恩定律在測量過程中的應用和多縫干涉實驗中的Sorkin參數(shù)。第二章是本文的理論基礎,詳細闡述了用到的量子信息基礎和數(shù)學基礎。第三章對Sorkin參數(shù)不為零的原因進行了探究。首先基于理論框架-Density Cubes,本文描述了高階項的物理特性,并進行了討論。然后通過比較兩種測量方案并引入高階項的影響,分析了被測路徑信息的變化的原因,并驗證了Sorkin參數(shù)在實驗中的非零值。最后在這類理論框架中建立了系統(tǒng)的純度的概念,進一步討論引入高階項影響后,系統(tǒng)純度的變化,判斷是否發(fā)生了退相干。第四章我們給出了區(qū)分重疊量子態(tài)的方法。一方面通過設計對量子態(tài)在連續(xù)測量中的區(qū)分方案,得到了在多縫干涉中成功區(qū)分量子態(tài)的最大概率并對結果進行了討論。另一方面,推導出了互補性關系在多縫干涉中的形式,并討論當系統(tǒng)路徑信息中引入高階項影響后,互補性關系的變化。在本篇論文的最后一章,對本文所做工作進行總結,展望了下一步工作。
【學位授予單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O413;TP38
【圖文】：

圖１－２：非經典軌跡示意圖。圖中紫色曲線表示非經典軌跡。逡逑°’４１’４２）。那么，實驗上新發(fā)現(xiàn)的高階干涉實驗現(xiàn)象，是否可以被看做量根據呢，又還是實驗中測量環(huán)境改變引起的誤差，這正是本文主要的典物理學中，被研究的物理系統(tǒng)的“狀態(tài)”非常直觀，研究者可以根可觀測的物理量，例如，物體的位置和動量，然后通過數(shù)字和數(shù)學符的大小和性質。換句話說，被研究對象的物理屬性與被研究對象之間系，以一種確定的數(shù)學形式被記錄下來。隨著量子理論的建立和完善，聯(lián)系并不足以處理抽象狀態(tài)的量子力學。橫跨量子力學與客觀世界之，如何將量子理論與客觀現(xiàn)實聯(lián)系起來。量子力學的量子態(tài)由希爾伯基矢自由組合得到。通過對量子態(tài)的測量，獲得可觀測的物理量［１６’４３］。量后瞬間將量子態(tài)改變?yōu)榇頊y量可觀測量的算子的本征態(tài)之一，其由玻恩定律給出。測量算子的本征態(tài)表示相應物理量在同樣的測量過

驗圍繞玻恩定律在不同的測量過程中得出的結果進行了檢驗Ｍ。實驗結果表明在對同一個逡逑量子態(tài)進行測量時，在不同的測量方案中，運用玻恩定律得出的概率分布出現(xiàn)了偏差。以逡逑三縫干涉模型為例，測量裝置如圖３－１所示，研究者對下式在實驗中進行了測量，逡逑＿邋－Ｐｌ２３邋＋邋Ｐｉ邋＋邋Ｐ２邋＋邋Ｐ３邋—邋Ｐｌ２邋￣邋－Ｐ２３邋—邋＾１３邐－．ｘ逡逑Ｋ＝邐ｉ＾｜邋＋邋１／２３１邋＋邋｜／ｉｓ｜邐．邐１邋＇邋；逡逑ｋ被叫做Ｓｏｒｋｉｉｉ參數(shù)［２＇描述了玻恩定律的違背程度。上式的右側，Ｐ１２３表示同時開放三條逡逑路徑時，粒子通過干涉儀中所有路徑的概率的和。巧３表示封堵路徑１，路徑２和路徑３開啟逡逑時，粒子通過干涉儀的概率的和。巧表示只有路徑１開放時，粒子通過干涉儀中的路徑１的逡逑概率。其他物理量都可以通過類似的方式獲得。｜／１２｜十｜／２３｜邋＋邋｜／１３｜表示雙路徑千涉的和。逡逑此時假設用玻恩定律去求上式（３．１）的值，可以發(fā)現(xiàn)上式恒為零，但是實驗結果卻得逡逑到了與理論上玻恩定律得出的結果不同的非零值。所以研宄者也把這個偏差叫做玻恩定逡逑律的違背，表明了在實驗中對量子態(tài)的測量，運用玻恩定律并不能總是得出正確的結逡逑果。２０１０年，Ｓｉｎｈａ等人的實驗結果表明，Ｓｏｒｋｉｎ參數(shù)的量級最大為雙路徑干涉量級的百分逡逑之一邋［２８］。ＨａｎｓＤｅ在２０１２年對這個結果進行了驗證，并得出了比之前更準確的上限隨逡逑后一系列的實驗也證實了這個結果％’３＇逡逑在三縫干涉模型中

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 陳建文，徐至展，朱佩平，肖體喬，寇雷剛，謝行恕，賈成芝，徐向東，蔣詩平，單曉斌;軟X射線多縫干涉實驗研究[J];中國激光;1996年08期

2 韓繼嶺;多縫干涉的次極大[J];工科物理;1997年04期

3 曲晨;;光學天文多縫干涉方法的討論[J];天文學報;1990年01期

4 王世平;;多縫干涉與衍射在不同條件下的相互轉換研究[J];吉林師范大學學報(自然科學版);2014年04期

5 熊家昌,歐家鳴,王艷芳;求解Collins衍射積分,導出多縫干涉強度分布公式[J];大學物理;2005年10期

6 田貴才,田杏霞,張永亮;光柵衍射的計算機模擬演示[J];通化師范學院學報;1999年05期

7 吳知非;衍射光柵[J];電視大學;1985年05期

8 周佩瑤;物質波多縫干涉的定量分析[J];天津大學學報;2003年01期

9 沈犁理,鐘壽仙,胥良;雙縫、單縫和多縫的干涉和衍射光強分布曲線的計算[J];云南教育學院學報;1999年05期

10 楊廣武;李穎;朱飛;劉立娟;楊雅舒;;便攜式雙波長同步對比波動光學課堂演示的實現(xiàn)[J];物理與工程;2016年S1期

相關碩士學位論文 前2條

1 唐旭;多縫干涉中的量子相干與路徑信息的理論研究[D];山東師范大學;2019年

2 卜東平;多光子糾纏態(tài)的高階雙縫和多縫干涉[D];湖南師范大學;2011年

本文編號：2734854