研究目的
提出一种利用弱测量和后选择来放大单光子对光力腔中机械振子辐射压力效应的实验方案,从而实现对真空光力强度的精密测量。
研究成果
弱值放大能显著增强单光子对机械振子的辐射压力效应,在光力耦合强度的精密测量方面具有潜在应用价值,不过实际实施需克服热噪声和低后选择概率问题。
研究不足
该提案是理论性的,未经实验验证;假设了理想化条件,如完美镜子、单色光子和可忽略的阻尼;放大效果受弱值约束限制,且在热态中信噪比降低。
1:实验设计与方法选择:
该实验涉及法布里-珀罗腔中的机械振子构成的光力系统,采用弱测量与后选择技术放大辐射压力效应。理论模型包含冯·诺伊曼测量框架及光力相互作用的哈密顿动力学。
2:样本选择与数据来源:
以单光子作为系统,机械振子(初始化为基态或热平衡态)作为测量装置。数据源自基于量子力学的理论计算与模拟。
3:实验设备与材料清单:
光学腔、机械振子、偏振分束器(PBS)、偏振依赖分束器(PDBS)、λ/4波片、光子计数器(D1、D2)。
4:D2)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:向干涉仪注入水平偏振的单光子;使其与腔体及振子相互作用;根据暗端口(D1)的探测结果进行后选择;测量振子的位置偏移。
5:数据分析方法:
分析辐射力算符的弱值,运用量子力学公式与近似计算放大因子、后选择概率及信噪比。
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Fabry-Pérot cavity
Optical cavity for confining light and interacting with the mechanical oscillator.
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polarizing beam splitter
PBS
Splits light based on polarization; reflects horizontal polarization and transmits vertical.
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polarization-dependent beam splitter
PDBS
Beam splitter with different transmission and reflection coefficients for vertical polarization, used for postselection.
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λ/4 plate
Quarter-wave plate to change polarization of light.
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photon counter
D1, D2
Detects photons at output ports for postselection and measurement.
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