非对称Mach-Zehnder干涉仪中的条纹可见度与路径信息的互补关系

论文摘要

粒子性和波动性是微观粒子的固有属性,它们同时存在,但不能同时观察到。在同一实验中,一旦观察到干涉条纹,则粒子性消失。反过来,当准确地知道粒子所走的路径时,其波动性将消失。这就是Bohr提出的与波粒二象性有关的互补性原理。现在关于波粒二象性的量化及其互补性关系的许多研究都是基于对称Mach-Zehnder干涉仪,但Mach-Zehnder干涉仪不一定都是对称的,非对称Mach-Zehnder干涉仪的研究更具有普适性,因此我们研究了一个非对称Mach-Zehnder干涉仪中粒子性和波动性的互补性关系,与对称的Mach-Zehnder干涉实验装置的区别是:第二个分束器是不对称的。我们使用条纹可见度来量化波动性,用路径信息来量化粒子性,探讨研究条纹可见度和路径信息之间互补关系。主要的研究了以下内容:1.研究了非对称Mach-Zehnder干涉仪的条纹可见度。发现非对称Mach-Zehnder干涉仪的条纹可见度不仅受粒子的初态和探测器的影响,还受第二个不对称分束器的影响。条纹可见度存在上限,即V≤C。只有当入射粒子初态是纯态时,且参数满足cosβ=-Sx时取得最大值C。2.采用最小错误区分法获得非对称Mach-Zehnder干涉仪的路径信息。发现路径信息在以下几种情况为零:（1）第二个分束器是全透射或全反射的情况,即β=0或π;（2）单光子仅在路径a或b中传播,即Sx=±1;（3）探测器状态不变,即C=1。此外,路径信息峰值的大小由C决定,峰值的位置由Sx和β决定,且当cosβ=-Sx时,路径信息达到最大。3.研究了非对称Mach-Zehnder干涉仪中条纹可见度V和路径信息Ipath的互补性关系:V2+I2path≤1。等式成立需同时满足以下三个条件:（1）粒子是纯态,（2）cosβ=-Sx,（3）C=0或C=1。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 第二章 对称Mach-Zehnder干涉仪及其相关知识
•   2.1 对称的Mach-Zehnder干涉实验装置和态演化
•   2.2 对称的Mach-Zehnder干涉实验中的互补关系
•   2.3 量子态的区分
• 第三章 非对称Mach-Zehnder干涉实验
•   3.1 非对称Mach-Zehnder干涉实验的装置和态演化
•   3.2 条纹可见度
•   3.3 最小错误法获得路径信息
•     3.3.1 四端口输入四端口输出装置
•     3.3.2 路径信息
•   3.4 非对称Mach-Zehnder干涉实验的互补性关系
•   3.5 本章小结
• 第四章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的论文
• 附录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘君昭

导师: 周兰

关键词: 波粒二象,干涉仪,量子态区分,条纹可见度,路径信息

来源: 湖南师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,仪器仪表工业

单位: 湖南师范大学

分类号: TH744.3;O436.1

总页数: 50

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