量子纠缠与经典关联在双光子关联成像中的作用

关联成像引起了人们广泛的兴趣,特别是,二阶关联成像是一种纯粹的量子效应还是也可能是一种经典效应还存在争议.本文分析了三种关联成像方案,其中前两种方案中用经典关联和量子纠缠的双光子光源都能成像,而第三种只能用量子纠缠的双光子光源才能成像.对比发现,纠缠双光子同时存在动量和坐标两个自由度上的关联,在三种成像方案中都可用作光源.而经典关联的双光子不具有动量和坐标的双重关联,而仅仅存在其中一种关联(经典关联),关联成像的方式也因此受到限制.     

双光子Tavis-Cummings模型中的量子纠缠

我们对两个全同二能级原子通过双光子跃迁与单模辐射场发生相互作用的Tavis-Cummings(T-C)模型中的量子纠缠特性进行了研究.通过数值计算与分析,结果表明:双光子T-C模型的量子纠缠比单光子T-C模型的量子纠缠要保持得好一些;另外分析了双光子T-C模型中原子间偶极-偶极相互作用强度系数、原子与场的耦合系数、光子数对两原子间纠缠特性与场熵的影响.     

运动原子与双光子相互作用模型中的纠缠与热纠缠

利用共生纠缠度,研究了运动原子与单模腔场发生双光子相互作用模型的纠缠与热纠缠现象.结果表明:初始光子数和腔模半波数对纠缠度和热纠缠度的演化周期有一定影响,而原子与腔场的耦合系数不会改变纠缠度的演化周期,但耦合系数减小时,系统处于最大纠缠态的时间减少;在临界温度之下,环境温度增加会使系统纠缠度变小.     

双光子Jaynes-Cummings模型中的纠缠演化和热纠缠态现象

文中利用共生纠缠度研究了双光子Jaynes-Cummings模型中原子与腔纠缠的时间演化和有限温度下系统热纠缠态.结果表明,腔场中原子与腔展现出周期性的纠缠演化过程,演化周期随原子与腔耦合强度的增大而减小;在有限温度下,系统的共生纠缠度随温度的升高而降低,当趋近临界温度时,系统纠缠现象消失,这一临界温度值与原子-腔耦合强度成正比.对于典型的实验数据,临界温度大约在～10-5 K数量级.     

双光子过程耦合腔系统中的纠缠特性

研究了双光子过程原子与耦合腔相互作用系统,给出了系统总激发数等于2时态矢的演化。采用负本征值来描述两个子系统间的纠缠,利用数值计算方法研究了系统中原子与原子间、腔场与腔场间和原子与腔场间的纠缠特性。讨论了腔场间的耦合强度变化对纠缠特性的影响。研究结果表明:随着腔场间耦合的增强,两原子间的纠缠增强,但原子与腔场间和两腔场间的纠缠却减弱。     

双光子连续频率变量纠缠熵

介绍了连续频率变量系统中纠缠熵的计算方法。根据这种方法我们计算了自发参量下转换产生的具有高斯型频谱形式的双光子态的纠缠熵,证实了纠缠熵的大小和泵浦光带宽(σp)与下转换光带宽(σ)之比有关的直观分析.     

三耦合腔系统双光子过程中的纠缠特性

研究腔与腔之间通过双光子过程耦合的三耦合腔系统,考虑每个腔囚禁一个二能级原子,并且原子通过双光子跃迁过程与腔场共振相互作用的情况。采用负本征值来度量两个子系统间的纠缠,利用数值计算方法研究了系统中两个子系统间的纠缠动力学特性。讨论了腔场间耦合系数变化对两个子系统间纠缠特性的影响。研究发现,随腔场间耦合系数的增大,两原子间的纠缠增强,两腔场间的纠缠减弱。     

双纠缠原子在耗散腔场中的纠缠动力学

研究了能量损耗腔中,两纠缠二能级原子与单模辐射场相互作用过程中原子的纠缠动力学.结果表明:双纠缠原子的纠缠度演化特性决定于初始两原子间的纠缠度、纠缠形式、腔场的平均光数、腔场的衰变系数.当原子初始处于一特定纠缠态时,其纠缠度可以放大,并且不受腔场损耗的影响. 关键词： 二能级原子 纠缠度 密度算符 单模辐射场     

双光子纠缠实验教学系统的搭建与应用

双光子纠缠实验教学系统主要涉及双光子纠缠态的制备、测量和分析,可以直观展示量子纠缠概念,排除局域隐变量假设.介绍了双光子纠缠系统的工作原理、纠缠态的制备和测量方法,搭建了双光子纠缠实验教学系统.该系统利用自发参量下转换效应制备出双光子偏振纠缠态并进行测量,性能稳定可靠.实验包含符合测量和复杂光路设计、调节等内容,有助于...     

反射式鬼成像在海洋湍流中的成像分析

基于惠更斯-菲涅尔原理和鬼成像理论,研究了反射式无透镜鬼成像在Kolmogorov海洋湍流中目标成像问题,得到了成像脉冲响应函数和可见度理论表达式。结果表明随着目标随机反射角的增大,关联重构的图像质量将会失真退化.为进一步分析海洋湍流对目标图像质量的影响,数值模拟了不同探测距离、不同海洋湍流情况下鬼成像的可见度,得到了海洋湍流作用下的鬼成像目标探测规律.该研究对远距离自适应水下鬼成像大规模应用具有重要的理论指导意义.     

脉冲压缩在双光子荧光显微成像中的应用研究

本刊讯自20世纪90年代末,双光子荧光显微成像技术已经逐步成为利用光学手段研究生物组织和细胞的重要工具。由于双光子激发属于非线性光学过程,     

多模差分鬼成像

提出了多模差分鬼成像技术(MWDGI)可以提高鬼成像的信噪比(SNR).对使用旋转的毛玻璃板和空间光调制系统的两种情况的MWDGI分别做出了理论分析.研究结果表明MWDGI结合了差分鬼成像(DGI)和多模鬼成像(MWGI)的优点,能够显著提高各种类型物体的鬼成像的SNR.     

电子的鬼成像

<正>鬼成像是一种使用可见光和X光的灵敏的成像技术,人们利用电子也实现了鬼成像。"鬼成像"这个名字可能会让人联想起那些呈现着若隐若现、毛骨悚然的鬼怪的照片,但它实际上是一种复杂的成像方法,与传统的成像方法有明显差别。迄今为止,鬼成像使用可见光、X射线,甚至氦原子作为照明源。现在,研究人员展示了电子的鬼成像装     

纠缠双光子态关联函数的两种解法

介绍了量子光学中常见的双光子纠缠态关联函数的两种求法,第一种方法是利用产生湮没算符的对易关系来求解;第二种方法是应用"二次量子化"的方法来计算,这种方法不需要用对易关系,计算简便.     

新型偏振干涉成像光谱仪信噪比研究

基于辐射度学、电磁与偏振理论和傅里叶变换光谱学理论，从理论和实验上对超小型稳态偏振干涉成像光谱仪的信噪比进行了深入地分析与讨论.推导出了其信噪比的理论计算公式；采用计算机模拟给出了傍轴条件下信噪比随入射角的变化规律；深入分析了偏振干涉成像光谱仪所特有的偏振化方向对信噪比的影响.在调制度等于0.6，0.7，0.8，0.9，1.0时，给出信噪比随偏振器光轴偏角的变化关系，并给出最优化值.在最优化情况下，采用计算机模拟得出了信噪比随探测器像元数的变化规律，与干涉成像光谱实验结果完全相符.理论与实验结果表明，该偏振干涉成像光谱仪在高调制度的情况下具有高通量、高信噪比的显著特点，适合于航空航天、远距离目标和微弱信号的探测.该研究为新型偏振干涉成像光谱技术的研究和新型成像光谱仪的设计、研制和工程化提供了重要的理论依据和实践指导.     

紫外成像告警系统信噪比的研究

对紫外告警系统成像子系统的信噪比进行了研究与分析,应用一种新的根据ICCD紫外成像系统采集的图像进行计算信噪比的方法,该方法解决了常用信噪比测试方法中待测参数多,采用测试仪器多,带来的误差较大等问题。根据该方法所搭建的实验系统不仅实现了数据的快速处理,还使观察者能够直观地看到被测目标的动态图像,同时也可以利用该方法系统地分析紫外告警成像子系统的不同情况下的噪声的特性。     

高阶差值筛选鬼成像方案研究

鬼成像提供了一种运用常规手段难以获得清晰图像的方法,能够解决一些常规成像技术不易解决的问题,是近些年来量子光学领域的前沿和热点之一。提出了一种基于少量数据预处理的差值筛选鬼成像恢复重建方法。该方法利用闲置光路测得的强度值和桶探测器测得的强度值的差值作为筛选门限,并且只选取少量差值进行预处理而无需对所有差值求平均得到筛选门限。将该方法应用于高阶鬼成像方案,分析高阶差值筛选鬼成像方案的可见度、峰值信噪比和阶数N的关系。研究结果表明,该方案可获得与对应鬼成像性能相当的成像质量,但重建时间明显少于对应鬼成像方案。随着阶数N的增加,成像可见度得到提高;当N足够大时理论上可见度可以接近1。同时可见度的增加将以峰值信噪比为代价,当阶数N由2阶增加到9阶时,图像的峰值信噪比下降了26.3%。     

一维倾斜场伊辛模型中的纠缠特性

在一维倾斜场伊辛模型中, 利用并发度和Q测量函数分别对系统的两体纠缠和整体纠缠进行度量, 通过讨论系统中量子纠缠的动力学特性, 能够体现出系统的可积和不可积行为. 由系统基态的纠缠特性可以发现只要倾角不为零时, 系统的Q测量函数会随着磁场的增大而减少, 而用并发度刻画的系统的相变特性, 随着磁场倾角的增大发生了变化. 考虑系统的动力学行为发现, 在一维倾斜场伊辛模型中, 不可积性会抑制两体纠缠, 却促进系统整体纠缠生成. 关键词： 伊辛模型 不可积性 两体纠缠 整体纠缠     

基于平场光栅的稀疏约束鬼成像高光谱相机

基于稀疏约束的鬼成像光谱相机,能够通过单次曝光获得目标场景的三维空间光谱数据立方体。但是由于不同波长的散斑场在探测器的同一位置处,使得仪器的光谱分辨率和信噪比受到限制。为了解决上述问题,提出了利用平场光栅分光将不同波长的光场在探测面上错开一定距离的系统,实现了基于平场光栅的稀疏约束鬼成像高光谱相机。通过对系统成像过程的理论推导,得到了系统的关联函数,并通过实验和数值模拟验证了理论推导结果。在保证原先光谱相机优点的同时,基于稀疏约束的鬼成像高光谱相机可以分别调控光谱分辨率和空间分辨率,实现可控的信噪比。此外,还能够根据不同波长的光场特性来优化测量矩阵,从而提高图像恢复质量。