《量子力學的弱測量理論及其套用》是依託中國科學技術大學，由吳盛俊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：量子力學的弱測量理論及其套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳盛俊
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
20世紀初創立起來的量子理論是物理學史上最偉大的成就之一，它不僅徹底改變了人類對微觀世紀的認識，而且直接推動了科學技術產業的革新。然而80多年來量子力學中的一些基本的問題如量子測量的問題一直沒有得到很好的解決。為了解決這些基本問題而提出的弱測量理論不只是成功地解決了量子力學中的一些基本問題，而且最近發現它可以奇蹟般地實現微弱信號的放大。本項目的研究將圍繞量子力學的弱測量這一新理論及其帶來的對微弱信號的放大這一嶄新的現象來開展。具體來說，我們將深入研究弱測量理論本身，完善它在一般情況下的數學形式，系統性地研究和完善利用弱測量實現微弱信號放大的一般理論，我們還將利用弱測量理論來解決量子信息和量子理論基礎方面的一些基本問題，同時將弱測量理論對微弱信號的放大這一嶄新的現象套用於量子信息處理體系中微弱信號的具體測量。
結題摘要
本項目研究了弱測量的理論基礎和套用，具體內容包括弱測量的儀器讀數表達式，弱測量理論成立的條件，弱測量對信號放大、信噪比放大的能力，弱測量一對互補力學量，以及弱測量在層析上的套用等。另外我們還研究了測量強度與信號獲取之間的關係，量子關聯，以及量子力學不可能完成的信息處理。 原始的弱測量理論體系是不準確而且不完整的，我們突破弱值框架，消除了弱值的奇性，給出更準確的測量結果表達式，為弱測量在放大信號上的套用提供了堅實的理論基礎。我們在最一般的理論框架下，解析計算了兩能級系統且儀器波函式為高斯波包形式下的信噪比，證實了後選擇過程確實能提高這一性能參數。另外，我們在非線性光學系統的背景下，基於參量下轉換過程提出了新的弱測量哈密頓量模型，實現對一對互補力學量的共同測量。我們設計了它的實驗實現，並且證明了對信號和信噪比，新模型下的弱測量都能將之放大幾個數量級。這些研究證明弱測量可以獲取對一般測量而言不易獲得的信息。另外，我們還將量子信息理論與之結合起來，研究了測量強度與信息獲取量的關係，文獻中眾多兩體關聯度量間的關係，還給出了一系列量子不肯能定理。具體研究結果參考正文部分。 通過本項目，我們培養了兩位博士，並且有10篇文章發表，其中1篇發表在 Physical Review Lettwes 雜誌，8篇發表在Physical Review A 雜誌，1篇發表在Physics Letter A 雜誌。
