论文部分内容阅读
与经典理论不同,光场的起伏主要取决于光的量子特性。这意味着相应的光场态具有在经典光场中并不存在的某些性质。正是由于这个原因,这样的光场通常称为非经典场,且非经典效应可以由一些在经典情况下不成立的不等式来表征。目前纠缠态被认为是实现所有量子信息协议所必要的资源,如量子计算,量子隐形传送和量子密码术。量子隐形传送严重依赖于这些量子态的性质。纠缠是量子理论的一个显著特点,它在信息传输上比经典情况具有大得多的优越性。纠缠态可以通过薛定谔猫态,由50/50的分束镜产生。用这种方法获得的纠缠态的纠缠度与输入光场的非经典特性具有强烈的关联。 在本文中我们着重研究了光场的一些非经典特性,这些非经典特性对于量子光场的理论和实验上都具有重要意义。我们考虑了一类由具有3π/2相移的两个相干态构成的新的量子力学叠加态以及叠加仅仅由复振幅α所决定的特殊叠加态,通过对非经典特性,如正交压缩,光子数分布起伏,亚泊松光子统计,光子反群聚和Wigner分布函数的负值性等分析,我们发现所考虑的量子力学叠加态是非经典态。此外,当叠加态的相对相位φ等于平均光子数|α|2时,这种特殊态呈现出比一般奇偶相干态更强的非经典特性。 由特殊态的强非经典特性出发,我们进一步构造了一类双模叠加态,即纠缠相干态。它由两个相位相差3π/2的相干态,而由特殊态构造的四个纠缠态中,有两个纠缠态具有完美的纠缠特性,可以用作极佳的量子隐形传送源。通过广泛的对比,我们同样发现了基于特殊态的纠缠态比其他所考虑的纠缠态具有更大的非经典特性。 接下来我们讨论了相位相差π/2,3π/2和π的相干态的叠加态以及由两个关于实轴对称且具有相同平均光子数的准经典态构成的叠加态场振幅的平方压缩效应,即振幅平方压缩。分析表明当相位相差π/2,3π/2的相干叠加态和准经典态叠加态呈现振幅平方压缩特性。然而,奇偶相干态并不存在振幅平方压缩。特别的,当叠加的相对相位等于平均光子数时,特殊态呈现更强的振幅平方压缩效应。此外,振幅平方压缩还依赖于叠加的相对相位和相移。 最后,我们考查了在有限维Hilbert空间中的量子非简谐振子的非经典效应。我们研究了这种量子非简谐振子的广义奇偶相干态的振幅平方压缩,证明了这种广义奇相干态和广义偶相干态同样存在较强的振幅平方压缩。