逆预测量子态制备

本论文关注量子光学中的逆预测与测量。其中测量概念以特殊形式借助由任意分束器与相移器阵列构成的通用光学多端口装置加以研究。我展示了此类装置如何推广原始的投影合成技术——该技术作为测量正则相位分布的原理性方法被提出。正如原始投影合成，发现此类推广装置能合成有限维希尔伯特空间中任意态上的任意一般投影。本论文的重要发现之一是：与原始投影合成技术不同，此处描述的通用装置仅需在装置输入处提供经典即相干参考场。此类装置更易于实际实现，并可在测量与预测性态制备中找到应用。若放宽上述条件以允许仅单个非经典参考场，我们表明该装置能够对正则相位产生单次测量。即，该装置能以正比于相位态与输入场重叠的概率投影至任意大的相位本征态子集中的任一态上。与原始投影合成方案不同，本方案需要二项参考态而非倒二项态。我们发现此类参考态可由适当压缩态极好地近似获得。对这些测量装置的分析是在不常见但完全严格的量子力学逆预测形式体系中进行的。