本文選題：弱測量 + 光機(jī)械系統(tǒng)��； 參考：《大連理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：關(guān)于量子力學(xué)基本原理的研究不僅豐富我們的科學(xué)知識,而且也增進(jìn)我們對自然法則的理解。這些研究也推動許多技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展,如量子非定域性問題已經(jīng)被應(yīng)用于量子密碼學(xué),波粒二象性的理解使半導(dǎo)體技術(shù)成為可能以及薛定諤貓的研究促進(jìn)量子信息處理和通信領(lǐng)域發(fā)展。在檢查量子測量過程中,由阿哈羅洛夫(Aharonov),艾伯特(Albert)和魏德曼(Vaidman)引入系統(tǒng)和指針之間弱耦合的弱測量概念,并且定義了所測系統(tǒng)觀測量的弱值。系統(tǒng)觀測量的弱值可以超出了系統(tǒng)觀測量的本征值范圍。弱值的特征通常被認(rèn)為是弱信號的放大效應(yīng)。首次,用光學(xué)手段實(shí)現(xiàn)弱值之后,它被應(yīng)用在不同領(lǐng)域?yàn)橛^察非常小的效果,如光速偏轉(zhuǎn)、頻率偏移、相位偏移、角度偏移、速度偏移、甚至溫度偏移。盡管弱測量有很多應(yīng)用,但是在光機(jī)械中它的應(yīng)用很少被報道。眾所周知,當(dāng)只有一個光子在光機(jī)械腔中,由單光子引起的鏡子位置的平移很難被探測,那是因?yàn)樗h(yuǎn)小于鏡子波包的傳播幅度。換句話說,一個光子的輻射壓力很難被測量。因此,在當(dāng)前實(shí)驗(yàn)條件下,能否使用弱測量方法來放大一光子的輻射壓力是非常有意義的。在第一章中,闡述了論文的研究背景,接下來在第二章介紹了一些基礎(chǔ)知識。本論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針的弱測量如何來提高光機(jī)械系統(tǒng)中鏡子位置的平移。在第三章,基于與弱測量相結(jié)合的光機(jī)械系統(tǒng),當(dāng)鏡子(量子指針)初始化為基態(tài)時,我們發(fā)現(xiàn)鏡子位置的平移可以被放大,此放大效應(yīng)發(fā)生在光子的后選擇態(tài)正交于光子的初態(tài)這個情況下,那是不能被通常的弱測量結(jié)論解釋,并且它的最大放大值可以達(dá)到基態(tài)漲落程度。在第四章中,當(dāng)鏡子用壓縮相干態(tài)代替基態(tài)時,我們發(fā)現(xiàn)鏡子位置的平移可以被放大。這個放大取決于壓縮態(tài)的增加漲落,那歸因于量子力學(xué)的非交換性。在第五章,基于與光機(jī)械系統(tǒng)相結(jié)合的量子延遲選擇實(shí)驗(yàn),利用弱測量方法,我們研究具有后選擇作用的控制Hadamard門,并發(fā)現(xiàn)由它控制的波粒二象性可以作為放大的產(chǎn)生機(jī)制。最后,在第六章中給出論文的總結(jié)與展望。
[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.
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O413.1

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本文編號：1986419