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基于相干光干涉儀的多輸出零拍探測(cè)及量子度量

發(fā)布時(shí)間:2024-12-10 23:42
  量子度量學(xué)結(jié)合了統(tǒng)計(jì)學(xué)和量子力學(xué),是一門(mén)采用量子手段提高參數(shù)估計(jì)精度的綜合性學(xué)科,在引力波探測(cè),量子成像,量子光刻以及高精度原子鐘等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。如何制備合適的探測(cè)態(tài),選擇最優(yōu)測(cè)量方案,構(gòu)造最優(yōu)相位估計(jì)量使相位測(cè)量精度突破經(jīng)典極限是量子度量學(xué)研究的核心問(wèn)題。為了突破經(jīng)典極限,有學(xué)者提出采用N光子糾纏態(tài),壓縮真空態(tài)等量子態(tài)作為探測(cè)態(tài),但這些量子態(tài)難制備,易損耗,于是我們考慮通過(guò)簡(jiǎn)單的相干態(tài)以及合適的測(cè)量方案突破經(jīng)典極限。本文基于相干光干涉儀,采用了多輸出零拍探測(cè)(Multi-outcome homodyne detection)的測(cè)量方法,深入研究測(cè)量結(jié)果的輸出信號(hào)和相位靈敏度,具體研究?jī)?nèi)容如下:1、以相干光和真空光的直積態(tài)作為輸入光入射到Mach-Zehnder干涉儀的兩端,通過(guò)零拍探測(cè)的測(cè)量方法,構(gòu)造出反函數(shù)估計(jì)量,解析推出輸出態(tài)的Wigner函數(shù)及測(cè)值概率表達(dá)式。對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分類,得到兩輸出和多輸出零拍探測(cè)的輸出信號(hào),得出相位靈敏度接近于散粒噪聲極限,輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)超分辨,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。2、用蒙特卡洛的方法,對(duì)多輸出零拍探測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬,分析不同本征值情況下的輸出...

【文章頁(yè)數(shù)】:66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】:碩士

【部分圖文】:

圖2.1相干態(tài)的Wigner函數(shù)在相空間的分布

圖2.1相干態(tài)的Wigner函數(shù)在相空間的分布

浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?基于相干光干涉儀的多輸出零拍探測(cè)及量子度量??(a)?(b)??、5〈5?5? ̄5??(C)?(d)??I?-???lW1W??Rea?5、5?Rea?s*-5??圖2.1相干態(tài)的Wigner函數(shù)在相空間的分布。(a)平均光子數(shù)元=|a〇|2?=?0。(....


圖3.1?(a)相干光干涉儀的零拍探測(cè)示意圖,輸出態(tài)測(cè)量正交算符0

圖3.1?(a)相干光干涉儀的零拍探測(cè)示意圖,輸出態(tài)測(cè)量正交算符0

士學(xué)位論文?基于相干光干涉儀的多輸出零拍探測(cè)及量子度量??第三章基于相干光干涉儀的雙輸出零拍探測(cè)??3.1背景介紹??本章中,采用Mach-Zehnder干涉儀單端零拍探測(cè),在某一輸出端測(cè)量光場(chǎng)??正交分量f?=?護(hù))/(2〇,?S表示輸出端的光場(chǎng)湮滅算符。光場(chǎng)正交分量0滿??足....


圖3.3?〇〇輸出信號(hào)隨相位的變化曲線

圖3.3?〇〇輸出信號(hào)隨相位的變化曲線

提高#倍。當(dāng)/V足夠大,最優(yōu)相位靈敏度??1.03/#,接近于??散粒噪聲極限。當(dāng)a?^0?(a?=?1/2)時(shí),輸出信號(hào)為??<n)?=?2erf(1V2a)?{erf[V25+]?+?erf[V2^_]}.?3-?(11)??2.01?????⑷?CV?,?)?(b)??i.....


圖3.4基于相干光干涉儀雙輸出零拍探測(cè)的測(cè)量結(jié)果

圖3.4基于相干光干涉儀雙輸出零拍探測(cè)的測(cè)量結(jié)果

^士以)?梢缘玫椒春瘮(shù)估計(jì)量的相位靈敏度為??Jp(+|0)p(-|0)?,…、??8中=\P'(+m?_?3-(54)??從上面結(jié)果可以看出,這與可觀測(cè)量fi的本征值/^±無(wú)關(guān)。這個(gè)雙輸出輸出探測(cè)??的經(jīng)典Fisher信息(CFI)為??中)=X^±[Pp((fc|f?=(舛....



本文編號(hào):4015841

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