“鬼”干涉和“鬼”衍射现象的局域性理论解释

论文摘要

本文介绍作者在北京大学物理学院攻读硕士期间,在双光子纠缠方向上所做的理论和计算工作。主要由以下四部分组成:第一章简要介绍这个领域的发展情况。从最初对量子力学描述的完备性的质疑、纠缠态的提出、Bell 不等式的提出,到近年来关于双光子纠缠的各种实验,在这一章中略作说明。第二章介绍一个典型的双光子纠缠实验,即“鬼”干涉和“鬼”衍射实验。在这章中详细叙述了该实验的装置、结果和理论解释,这个实验也是本文将具体分析的实验。第三章中我们设计了一个新的实验装置。并通过计算证明,这个装置也可以观察到“鬼”干涉和“鬼”衍射现象。我们设计的实验装置避免了纠缠态和非局域性,由此可以证明“鬼”干涉和“鬼”衍射现象并不能作为量子非局域关联存在的证明。第四章我们将重新审视“鬼”干涉和“鬼”衍射实验的理论解释,指出其中的问题。并通过计算表明,利用非纠缠态和局域性理论,可以对实验结果作出很好的解释。由此进一步说明“鬼”干涉和“鬼”衍射现象不能作为非局域关联存在的证据,反而能证明对一般人们认为的纠缠光子对的非纠缠态描述是正确的。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 EPR 佯谬
• 1.1.1 原始的 EPR 表述
• 1.1.2 EPR 的 Bohm 表述
• 1.1.3 量子纠缠和非局域性
• 1.2 Bell 不等式
• 1.2.1 理想状况下的 Bell 不等式
• 1.2.2 非理想情况下的 Bell 不等式
• 1.3 与 Bell 不等式和纠缠态相关的实验
• 1.3.1 AAspect 的实验
• 1.3.2 其它实验
• 1.3.3 SPDC 作为纠缠光子对的光源
• 1.4 本文所要解决的问题
• 第二章 鬼干涉与鬼衍射现象
• 2.1 实验介绍
• 2.2 实验装置
• 2.3 实验结果
• 2.3.1 双缝时的情形
• 2.3.2 单缝时的情形
• 2.4 YHShih 等人对实验结果的分析
• 2.4.1 相位匹配条件
• 2.4.2 计算结果
• 2.5 结论
• 第三章 非纠缠光子对的鬼干涉与鬼衍射现象
• 3.1 实验装置
• 3.2 插入双缝时的情形
• 3.2.1 光源的态矢和计数器处的场算符
• 3.2.2 相干计数的结果
• 3.2.3 单光子计数的结果
• 3.3 插入单缝时的情形
• 3.3.1 相干计数的结果
• 3.3.2 衍射图样宽度
• 3.4 分析和结论
• 第四章 鬼干涉与鬼衍射现象的局域性量子理论解释
• 4.1 SPDC 过程的出射光的态矢和场算符
• 4.1.1 YHShih 等人的理论解释中存在的问题
• 4.1.2 非纠缠的量子态和相应的算符
• 4.2 双缝时的情形
• 4.3 单缝时的情形
• 4.4 结论
• 第五章 总结
• 参考文献