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探测器对量子增强马赫-曾德尔干涉仪相位测量灵敏度的影响

李诗宇 田剑锋 杨晨 左冠华 张玉驰 张天才

探测器对量子增强马赫-曾德尔干涉仪相位测量灵敏度的影响

李诗宇, 田剑锋, 杨晨, 左冠华, 张玉驰, 张天才
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  • 研究了强度差测量方案下,探测器量子效率对光子数态、关联数态、压缩真空态三种量子光源注入的马赫-曾德尔干涉仪相位测量灵敏度的影响.获得了相位测量灵敏度与效率的定量关系,比较了探测效率对不同量子态注入的干涉仪相位灵敏度的影响.研究表明:光子数态注入时,相位测量灵敏度始终不能超越标准量子极限;关联数态注入时,无论多大的光子数,要获得相位测量的量子增强,探测效率不得小于75%;对于压缩真空态,只要有压缩存在就可以获得一定的相位测量的量子增强;关联数态、压缩真空态的注入,相位灵敏度皆随探测效率的增大而不同程度的提高,且压缩真空态比关联数态具有更好的量子增强效果.给出了在量子增强的精密测量实验中对探测效率的要求,并结合实际应用说明了探测效率的提高有助于提高干涉仪探测的灵敏度.
    • 基金项目: 国家重点研发计划(批准号:2017YFA0304502)和国家自然科学基金(批准号:11634008,11674203,11574187,61227902)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-19
  • 修回日期:  2018-10-08
  • 刊出日期:  2018-12-05

探测器对量子增强马赫-曾德尔干涉仪相位测量灵敏度的影响

  • 1. 山西大学光电研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 极端光学协同创新中心, 太原 030006;
  • 2. 山西大学物理电子工程学院, 太原 030006
    基金项目: 

    国家重点研发计划(批准号:2017YFA0304502)和国家自然科学基金(批准号:11634008,61227902,11674203,11574187)资助的课题.

摘要: 研究了强度差测量方案下,探测器量子效率对光子数态、关联数态、压缩真空态三种量子光源注入的马赫-曾德尔干涉仪相位测量灵敏度的影响.获得了相位测量灵敏度与效率的定量关系,比较了探测效率对不同量子态注入的干涉仪相位灵敏度的影响.研究表明:光子数态注入时,相位测量灵敏度始终不能超越标准量子极限;关联数态注入时,无论多大的光子数,要获得相位测量的量子增强,探测效率不得小于75%;对于压缩真空态,只要有压缩存在就可以获得一定的相位测量的量子增强;关联数态、压缩真空态的注入,相位灵敏度皆随探测效率的增大而不同程度的提高,且压缩真空态比关联数态具有更好的量子增强效果.给出了在量子增强的精密测量实验中对探测效率的要求,并结合实际应用说明了探测效率的提高有助于提高干涉仪探测的灵敏度.

English Abstract

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