光学参量上转换方法进行高精度量子测量和关联成像的研究

高精度的量子测量是物理学中的一个重要课题。光学测量方法是非常重要的量子测量方法。本项目拟采用参量上转换方法构造光学干涉过程得到亚波长干涉，将其应用于量子测量过程。主要研究以下内容：(1) 研究多光子干涉过程中高阶关联函数的性质，然后考虑参量上转换过程中的多光子干涉以及关联函数的性质，在其中寻找亚波长周期成分，并利用干涉方法增大亚波长成分在信号中的比例；(2)寻找Hong-Ou-Mandel干涉的逆过程，进一步研究高阶量子干涉的物理本质；（3）搭建与理论方案相应的干涉装置，使用激光和非线性晶体（例如BBO晶体）的参量转换过程进行实验研究。另外，在上转换过程中，上转换前的低频光和转换后的高频光在频率等方面有一定的相关性，我们拟研究这种相关性在关联成像中的应用。

高精度的量子测量是物理学中的一个重要课题。光学测量方法是非常重要的量子测量方法。近年来物理学家发现利用非经典光场以及多粒子高纯度纠缠态可以完成突破标准量子极限的测量。本项目拟采用参量转换方法构造光学干涉过程得到亚波长干涉，将其应用于量子测量过程。本项目在实际执行过程中主要围绕高精度测量的各要素研究了如下问题：(1)量子纠缠的性质，判定和度量,给出了新的量子纠缠的判据，并将其应用于连续变量纠缠态，进一步可以应用于非经典光场例如压缩态的度量；(2)有光子损失情形下的光子相位测量，实际测量过程中间总是有光子的损失，我们研究了在有损失情形下如何有效提取相位信息；(3)量子测量光源存储的研究，量子测量需要特定的光源，如何获取和存储是一个重要的问题，我们研究了固态系统中的一个基于自组织量子点体系的一个存储方案。