光學(xué)干涉儀中宏觀物體量子行為的理論研究.pdf

1、本文對(duì)光學(xué)干涉儀中宏觀物體量子行為的理論進(jìn)行了研究。隨著引力波探測(cè)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(xué)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(dòng)鏡面間的光力耦合作用，確定光子中含有了有關(guān)宏觀鏡面運(yùn)動(dòng)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(dòng)鏡面及整個(gè)干涉儀系統(tǒng)更細(xì)致的量子行為。在薛定諤繪景中對(duì)Michelson光路的計(jì)算給出，探測(cè)到的光子可以反映鏡面的量子

2、行為。在亮端和暗端探測(cè)到的光子時(shí)，給出鏡面不同的疊加態(tài)（對(duì)應(yīng)單活動(dòng)鏡面）或糾纏態(tài)（對(duì)應(yīng)雙活動(dòng)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(gè)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(gè)輸出端加入零拍測(cè)量，取適當(dāng)光路參量，輸出信號(hào)的關(guān)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(jì)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(shí)刻遇到

3、活動(dòng)鏡面。這樣，測(cè)量到達(dá)亮端或暗端的光子，給出不同時(shí)間的鏡面態(tài)的疊加（對(duì)應(yīng)單活動(dòng)鏡面）或糾纏（對(duì)應(yīng)雙活動(dòng)鏡面）。海森堡繪景中的計(jì)算給出，調(diào)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(dòng)鏡面位置信息的位置儀，或成為攜帶鏡面動(dòng)量信息的速度儀。反之，Michelson干涉儀的輸出信號(hào)中同時(shí)包含了活動(dòng)鏡面位置和動(dòng)量信息。當(dāng)采用單光子光源時(shí)，Sagnac干涉儀的輸出端信號(hào)完全由活動(dòng)鏡面位置與動(dòng)量對(duì)易關(guān)系給出。因此，在技術(shù)條件允許的情