A Simple Method on Generating any Bi-Photon Superposition State with Linear Optics

We present a simple method on the generation of any bi-photon superposition state using only linear optics.In this scheme, the input states, a two-mode squeezed state and a bi-photon state, meet on a beam-splitter and the output states are post-selected with two threshold single-photon detectors. We carry out corresponding numerical simulations by accounting for practical experimental conditions, calculating both the Wigner function and the state fidelity of those generated bi-photon superposition states. Our simulation results demonstrate that not only distinct nonclassical characteristics but also very high state fidelities can be achieved even under imperfect experimental conditions.

任意两个相干态的叠加态的相位分布和Wigner函数(英文)

从相位分布和Wigner函数两个方面研究了任意两个相干态|β〉and |mβeiδ〉的叠加态的量子统计性质.结果表明这种叠加态的非经典特性与β2,振幅系数m,相干态间的位相差δ以及叠加系数间的位相差都有关.当参量选择合适,这种叠加态存在着量子效应.计算了两个相干态等几率混合系综的相位分布和Wigner函数,经过与前者比较,结果表明由于相干项的存在,使得叠加态具有很好的量子力学行为.

叠加激发相干态的Wigner函数

构造了叠加激发相干态C(a^(+m)|α>+e^(iθ)a^(+m)|-α)),用数值计算的方法研究了θ和m对该量子态Wigner函数及其边缘分布的影响。结果表明:不论θ为何值,叠加激发相干态都能够呈现非经典性质,而且Wigner函数及其边缘分布明显受到θ和m的调节。

迭加态的Wigner函数

我们计算得出迭加态的Wigner函数是福克态|m>,|n>的Wigner函数及一项与迭加相φ位有关的附加项之和。我们讨论了迭加态Wigner函数的性质,Wigner函数的收缩。相位φ引起了Wigner函数在相空间中的旋转。

叠加相干态的Wigner函数及其边缘分布

构造了叠加相干态|αθ〉=C(|α〉+eiθ|-α〉),研究了θ和α对该量子态Wigner函数及其边缘分布的影响.结果表明:Wigner函数及其边缘分布明显受到θ和α的调节.

叠加激发相干态及其非经典特性

构造由两个强度相同、相位互为共轭的激发相干态叠加而成的叠加激发相干态,计算该叠加态的Wign-er函数、二阶相干度及MandelQ因子,并据此分析其非经典特性。结果表明,叠加激发相干态的Wigner函数出现负值,其二阶相干度及MandelQ因子均小于1,说明叠加激发相干态的准概率分布出现负值,其光场具有反聚束效应,光场的光子数分布呈亚泊松分布。该叠加态是具有非经典特性的量子态。

实验条件不完美对薛定谔猫态制备的影响

薛定谔猫态是一类重要的非经典光场,实验上可以通过真空压缩态减光子的方案获得.本文从理论上研究了实验条件对制备薛定谔猫态的影响,主要考虑了包括压缩态的压缩度和纯度、单光子探测器的效率及噪声以及零拍探测器的效率等诸多因素的影响.理想情况下通过减光子方案制备得到的薛定谔猫态为奇光子数态,其相空间原点的Wigner函数为负值是其非经典特性的重要判据,而保真度可以度量制备态与理想猫态之间的相似程度.在压缩态为非纯态以及单光子探测器为商用低效率阈值探测器的情况下,计算了制备猫态的保真度、Wigner函数及其相空间原点处W(0)的表达式,分析了实验条件对薛定谔猫态制备的影响,为制备高质量的薛定谔猫态提供了理论指导.

激光过程中真空态和单光子叠加态的量子特性

采用热纠缠态表象和有序算符内的积分技术,通过求解密度矩阵主方程,导出了真空态和单光子叠加态在激光过程中的Wigner函数和光子数分布的解析表达式。采用数值计算方法,给出了腔场的增益和衰减常数等参数取确定值时真空态和单光子叠加态的Wigner函数、负部体积和光子数分布的演化曲线。通过比较Wigner函数负值区域的变化,讨论了耗散过程对该量子态量子特性的影响。研究结果表明:随耗散过程进行,态的Wigner函数负值范围和负值深度都在逐渐减小,直至负值消失。

光学微腔中少光子数叠加态的耗散动力学

通过考察耗散光学腔中少光子数叠加态的Wigner函数随时间的变化行为,揭示其非经典特性的动力学演化.结果表明,初始时Wigner函数为负的少光子数叠加态,在耗散过程中其负性逐渐减小直至消失,并最后达到一个稳定的正值.但这并不意味着耗散量子态非经典特性的完全消失.实际上,作为非经典特性的另一个重要参量,光子的二阶关联函数g^(2)(0)(g^(2)(0)<1意味着光子是非经典地反聚束)是一个耗散动力学不变的物理量.我们证明,光子的二阶反关联函数g^((2A))(0)却是一个随着耗散而改变的物理参量,从而可以用于描述光学微腔中光量子态的耗散动力学行为.最后,我们给出一个在实验上如何制备少光子数叠加态并对其Wigner函数进行探测的方案.