压缩态到底是什么,如何将实验和理论对应?

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匿名用户1024   2021-5-30 09:02   7529   3
从不确定原理出发对压缩态的描述很容易理解,但是对实验上如何产生压缩态我感到很困惑。
通常产生压缩态的方法是参量下转换和四波混频,也就是要产生光子对,这和压缩态在Fock态下的展开对应,但是实验上如何控制压缩的方向呢?比如如何去压缩相位或者压缩位置的不确定性。
另外压缩真空又是什么?有没有物理实在实验对应?如下图,一些文章中提到腔中的压缩真空,这一点在实验上如何实现?


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2#
有关回应  16级独孤 | 2021-5-30 09:02:59
我写了一片科普压缩光的文章,欢迎大家指正
量子光学之压缩光
[1] G. Breitenbach, S. Schiller, and Mlynek, Nature 387, 471 (1997).
[2] A. I. Lvovsky, arXiv: 1401.4118 (2016)
这两篇文章已经讲得非常清楚了,下面是链接
https://www.nature.com/articles/387471a0
https://arxiv.org/abs/1401.4118
在理解压缩态的制备和测量时,有一点至关重要,那就是存在两个相位。把这两个相位的作用搞清楚了,题主的问题也就解决了。
考虑下图所示的压缩态,电场算符
相位
表示的是压缩态被压缩的方向:

被压缩(正交相位压缩);
,
被压缩(正交振幅压缩)。
相位
表示的是沿该方向测量压缩态。比如,
时,
测量的就是正交振幅
(被反压缩),
测量的就是正交相位
(被压缩)。

下面考虑在实验上是怎么做的。
这是制备和测量压缩态的实验装置图(Ref. [1])

制备压缩态主要分两步:1. 激光器输出的光(频率
)经过倍频产生频率
的pump光,将该pump光注入OPA(光学参量放大器,cavity中放一块crystal)。2. 频率
的seed光注入OPA,从cavity输出的光就包含了squeezed光。(图中的DM是分色镜,将squeezed光和seed光分开;EOM、Phase、Low-pass filter等涉及到lock-in amplifier技术,就不说了;注意激光器出来的光被分成了三束,分别用来倍频产生pump光,作为seed光注入OPA产生squeezed光,作为local光来测量squeezed光。)
测量压缩态:用Homodyne(平衡零拍)的方法测量,将squeezed光(图中是signal)和local光(从激光器分出来的)耦合进Homodyne detector进行测量。
两个关键的相位

我都在图中圈出来了。在量子光学实验中,两束光的相位差是通过PZT(压电陶瓷)来控制的。pump光和seed光的相位差是
,用来控制产生哪个方向的压缩态。产生的squeezed光和local光的相位差是
,用来控制在哪个方向上测量压缩态。
至于squeezed vacuum,如果没有seed光注入,那么产生的压缩态称为squeezed vacuum,如果有seed光注入,那么产生的压缩态称为bright squeezed light。
下面是Ref. [1]的实验结果,很有代表性。

3#
有关回应  16级独孤 | 2021-5-30 09:03:00
可以看一下这篇文章quantum spin squeezing,写的很详细!
4#
有关回应  16级独孤 | 2021-5-30 09:03:01
谢邀,我只是一个本科小渣渣,回答不了这个问题
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