量子光学系统色散消除及相差消除的研究

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双光子干涉是量子光学领域的重要现象,它不仅在理论上丰富和加深了人们对量子光学的理解,也成为人们研究和解释量子世界的重要工具,同时在测量、成像、微观体系操控等方面都有极其重要的应用。色散和相差是光学系统中非常常见的现象,对于光学系统会产生诸如分辨率下降、精确度下降、稳定性变差等影响。色散和相差同样也会对双光子干涉产生影响。基于自发参量下转换过程产生的双光子具有频率和动量的纠缠特性,导致色差相差对双光子干涉的影响表现出和经典光系统不一样的性质。对于某些干涉系统,色散和相差甚至可以利用纠缠特性消除。这是纠缠光双光子干涉的一个巨大优势,同时也揭示了量子体系和经典体系的不同。本文针对“局域”和“非局域”双光子干涉系统的色散消除进行了仔细的研究和分析,并对相差消除进行了调研和类比,主要工作如下:(1)提出了“非局域”色散消除的一种经典对应,给出了本方案的最优消除条件;(2)从相干性和力学量对易关系角度解释了“非局域”色散消除不具有完全的经典对应的原因,以及“局域”色散消除具有完全的经典对应的原因是探测器的长曝光时间,这种解释与学界普遍认识不同;(3)类比色散消除,不同于以往的时间干涉相差消除,提出了一种空间干涉相差消除方案并探讨其经典对应的可能性。
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