[發(fā)明專利]基于弱測量的波函數(shù)直接測量方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711465638.2
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108240869B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭翔;廖開宇;周憶如;張新定;張善超;顏輝
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 44326 廣州容大專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 劉新年;潘素云

1.一種基于弱測量的波函數(shù)直接測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

在某一時刻對待測單光子施加相位調(diào)制，調(diào)制深度控制到微擾程度；

在同一時刻對待測單光子施加振幅調(diào)制，調(diào)制深度同樣控制到微擾程度；

將沒有經(jīng)過弱調(diào)制的單光子、經(jīng)過相位弱調(diào)制的單光子以及經(jīng)過振幅弱調(diào)制的單光子進行頻域強選擇，選出特定頻率光子進行符合計數(shù)；

采集特定頻率的沒有經(jīng)過弱調(diào)制的光子數(shù)、經(jīng)過相位弱調(diào)制的光子數(shù)以及經(jīng)過振幅弱調(diào)制的光子數(shù)，進行比較計算可以還原出弱值及待測波函數(shù)；

所述基于弱測量的波函數(shù)直接測量方法用于時域波函數(shù)直接測量方法具體如下：

將待測時域波函數(shù)表示為ψ(t)，時域弱調(diào)制可以表示為頻域強選擇表示為|v>，則可以構(gòu)建所需要的弱值該弱值與待測波函數(shù)成一階線性關(guān)系，通過測得該弱值，進而得到待測波函數(shù)；

不施加時域弱調(diào)制，僅對光子進行頻域強選擇，光子計數(shù)的結(jié)果為|<v|ψ>|²；

施加時域相位弱調(diào)制待測波函數(shù)演化為之后對光子進行頻域強選擇，光子計數(shù)的結(jié)果為

施加時域振幅弱調(diào)制待測波函數(shù)演化為之后對光子進行頻域強選擇，光子計數(shù)的結(jié)果為

由以上光子計數(shù)結(jié)果，可以計算所涉及到弱值的實部和虛部，得到弱值進而根據(jù)其與待測時域波函數(shù)ψ(t)的線性關(guān)系，即可計算得到待測波函數(shù)的幅度及相位，從而還原出完整的待測時域波函數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于弱測量的波函數(shù)直接測量方法，其特征在于，所述微擾程度為3°～5°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于弱測量的波函數(shù)直接測量方法，其特征在于，通過相位電光調(diào)制器對待測單光子施加相位調(diào)制，通過對相位電光調(diào)制器電壓的控制，實現(xiàn)人為可控的相位微擾。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于弱測量的波函數(shù)直接測量方法，其特征在于，通過幅度電光調(diào)制器對待測單光子施加振幅調(diào)制，通過對幅度電光調(diào)制器電壓的控制，實現(xiàn)人為可控的幅度微擾。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于弱測量的波函數(shù)直接測量方法，其特征在于，通過法布里-珀羅干涉儀進行頻域強選擇，選出特定頻率光子透射。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于弱測量的波函數(shù)直接測量方法，其特征在于，通過單光子計數(shù)器對特定頻率的單光子采集計數(shù)。

7.一種基于弱測量的波函數(shù)直接測量裝置，其特征在于，包括：

相位電光調(diào)制器，用于在某一時刻對待測單光子施加相位調(diào)制，調(diào)制深度控制到微擾程度；

幅度電光調(diào)制器，用于在同一時刻對待測單光子施加振幅調(diào)制，調(diào)制深度同樣控制到微擾程度；

法布里-珀羅干涉儀，用于將沒有經(jīng)過弱調(diào)制的單光子、經(jīng)過相位弱調(diào)制的單光子以及經(jīng)過振幅弱調(diào)制的單光子進行頻域強選擇，選出特定頻率光子進行符合計數(shù)；

單光子計數(shù)器，用于采集特定頻率的沒有經(jīng)過弱調(diào)制的光子數(shù)、經(jīng)過相位弱調(diào)制的光子數(shù)以及經(jīng)過振幅弱調(diào)制的光子數(shù)，進行比較計算可以還原出弱值及待測波函數(shù)；

所述基于弱測量的波函數(shù)直接測量裝置用于時域波函數(shù)直接測量方法具體如下：

將待測時域波函數(shù)表示為ψ(t)，時域弱調(diào)制可以表示為頻域強選擇表示為|v>，則可以構(gòu)建所需要的弱值該弱值與待測波函數(shù)成一階線性關(guān)系，通過測得該弱值，進而得到待測波函數(shù)；

不施加時域弱調(diào)制，僅對光子進行頻域強選擇，光子計數(shù)的結(jié)果為|<v|ψ>|²；

施加時域相位弱調(diào)制待測波函數(shù)演化為之后對光子進行頻域強選擇，光子計數(shù)的結(jié)果為

施加時域振幅弱調(diào)制待測波函數(shù)演化為之后對光子進行頻域強選擇，光子計數(shù)的結(jié)果為

由以上光子計數(shù)結(jié)果，可以計算所涉及到弱值的實部和虛部，得到弱值進而根據(jù)其與待測時域波函數(shù)ψ(t)的線性關(guān)系，即可計算得到待測波函數(shù)的幅度及相位，從而還原出完整的待測時域波函數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于弱測量的波函數(shù)直接測量裝置，其特征在于，所述微擾程度為3°～5°。