光學干涉儀中宏觀物體量子行為的理論研究.pdf

1、本文對光學干涉儀中宏觀物體量子行為的理論進行了研究。隨著引力波探測精度的提高，及研究宏觀物體量子行為的需要，從量子層面分析光學干涉儀成為了必要。本文研究了Michelson干涉儀和Sagnac干涉儀中光子與干涉儀活動鏡面間的光力耦合作用，確定光子中含有了有關宏觀鏡面運動的信息，并且分別在薛定諤繪景和海森堡繪景中分析了活動鏡面及整個干涉儀系統(tǒng)更細致的量子行為。在薛定諤繪景中對Michelson光路的計算給出，探測到的光子可以反映鏡面的量子

2、行為。在亮端和暗端探測到的光子時，給出鏡面不同的疊加態(tài)（對應單活動鏡面）或糾纏態(tài)（對應雙活動鏡面）。由于單光子經(jīng)過分光鏡后的非定域性，光子與鏡面相互作用后，鏡面的兩個疊加態(tài)或糾纏態(tài)之間也存在著非定域性。定量分析這一系統(tǒng)特性，在亮端暗端兩個輸出端加入零拍測量，取適當光路參量，輸出信號的關聯(lián)函數(shù)可違背CHSH不等式，從而確定系統(tǒng)存在著非定域性。類似地，在薛定諤繪景中計算Sagnac光路。在此光路中，光子沿相反方向經(jīng)過同一光路，在不同時刻遇到

3、活動鏡面。這樣，測量到達亮端或暗端的光子，給出不同時間的鏡面態(tài)的疊加（對應單活動鏡面）或糾纏（對應雙活動鏡面）。海森堡繪景中的計算給出，調節(jié)Sagnac干涉儀中不同的光路參數(shù)，可以使其或成為攜帶活動鏡面位置信息的位置儀，或成為攜帶鏡面動量信息的速度儀。反之，Michelson干涉儀的輸出信號中同時包含了活動鏡面位置和動量信息。當采用單光子光源時，Sagnac干涉儀的輸出端信號完全由活動鏡面位置與動量對易關系給出。因此，在技術條件允許的情