從多光子干涉到玻色采樣的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本論文主要內(nèi)容是基于多光子干涉的若干問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)研究。多光子干涉是一種純碎的量子效應(yīng)，其應(yīng)用范圍極其廣泛，包括量子力學(xué)基礎(chǔ)檢驗(yàn)、量子精密測(cè)量、量子計(jì)算和量子模擬等等。
　　在量子力學(xué)基礎(chǔ)檢驗(yàn)方面，GHZ定理以一種“非此即彼”的方式直接證否EPR實(shí)在元素的概念。2000年，人們首次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了三粒子的GHZ定理。隨后十幾年間，GHZ定理不斷地被推廣到更多粒子的情形。然而，所有這些后續(xù)的實(shí)驗(yàn)都可以約化到三粒子的情形。通過(guò)關(guān)閉這個(gè)可約化漏洞

2、，我們首次實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了真正超越三粒子糾纏的GHZ定理。
　　在量子精密測(cè)量方面，人們發(fā)現(xiàn)多光子糾纏態(tài)可用來(lái)超越經(jīng)典測(cè)量技術(shù)的散粒噪聲極限。然而，多光子糾纏態(tài)的制備和探測(cè)往往依賴于后選擇技術(shù)或低效率的非線性性。這嚴(yán)重影響了多光子糾纏在量子精密測(cè)量上的應(yīng)用。通過(guò)偏振模式和路徑模式的混合編碼，我們簡(jiǎn)化了量子傅里葉變換干涉儀的搭建。在此基礎(chǔ)上，我們確定性地觀察到了最多四個(gè)光子的超分辨現(xiàn)象。
　　在量子計(jì)算和量子模擬方面，玻色采樣是多光

3、子干涉的一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，是近期最有可能展現(xiàn)出超越經(jīng)典電腦運(yùn)算能力的模型之一。我們實(shí)驗(yàn)研究了兩種不同單光子源的玻色采樣:基于參量下轉(zhuǎn)換的概率性單光子源，以及量子點(diǎn)確定性單光子源。前者可通過(guò)增加單光子源的數(shù)量并隨機(jī)化輸入的方式克服多光子亮度指數(shù)衰減難題，但是多對(duì)噪聲問(wèn)題依然制約著參量光源在玻色采樣上的擴(kuò)展，我們系統(tǒng)研究了這個(gè)問(wèn)題并提出解決方法。后者原則上不存在多對(duì)噪聲問(wèn)題。最近，我們組在同一個(gè)量子點(diǎn)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高亮度、高不可分辨性和高單光