Сигнальный фотон
Cтраница 1
Сигнальный фотон от каждого кристалла падает на фотодетектор, и измеряется скорость & ss двухфотонных совпадений. [1]
Исторически они получили названия сигнальный фотон и холостой ( idler) фотон. Если два новых фотона нераз - 22.1. Процесс параметрической вниз-личимы, то можно описать процесс тем же самым гамильтони - конверсии в нелинейном кристалле NL с аном (22.3.1), как и раньше. [2]
Таким образом, среднее число сигнальных фотонов возрастает по экспоненциальному закону; это означает, что происходит параметрическое усиление. Коэффициент временного усиления 2 v пропорционален модулю амплитуды волны накачки. Рассмотрим сначала в формуле для этой величины последнее слагаемое, содержащее произведение сигнальной и холостой компонент. Это слагаемое исчезает в следующих случаях: если вначале вообще нет сигнальных фотонов и фотонов холостой волны; если вначале сигнальные фотоны и фотоны холостой волны, хотя и присутствуют, но одна из волн или обе волны имеют статистически неопределенную фазу. Последний случай реализуется в состояниях с фиксированным числом частиц или при хаотическом излучении ( ср. С другим предельным случаем мы встречаемся, если как сигнальная, так и холостая волны могут быть описаны глауберовским состоянием ( ср. [3]
В условиях, при которых число сигнальных фотонов на входе приемных устройств мало, использование отношения сигнал / шум в качестве характеристики их оптимальности, как указывается рядом авторов, является не вполне удовлетворительным. Объясняется это статистическими флуктуациями сигнала и шума. Здесь, очевидно, целесообразно в качестве характеристики оптимальности системы использовать понятия, включающие статистические распределения как сигнальных, так и шумовых фотонов. Такой характеристикой является логарифм отношения апостериорных вероятностей, называемый коэффициентом правдоподобия. В любом из классов оптимальных приемников ( байессовский приемник, идеальный наблюдатель Зигерта-Котельникова, минимаксный приемник, приемник Неймана-Пирсона и др.) производятся операции по вычислению коэффициента правдоподобия на основании принятой реализации сигнала. Классы оптимальных приемников отличаются условиями, при которых вычисляется порог. [4]
Первое слагаемое в Н представляет генерацию сигнального фотона и фотона холостой волны при одновременном уничтожении фотона накачки, второе слагаемое описывает обратный процесс; очевидно, имеет место согласованность по структуре с соответствующим выражением в уравнении ( 3.14 - 8) для преобразования частот. [5]
Отсюда следует, что источник каждого детектированного сигнального фотона идентифицируется с помощью Di, и это разрушает всю неразличимость и всю интерференцию. Еще раз подчеркнем, что дополнительное измерение с DI не обязательно проводить на самом деле. Уже возможность того, что оно может быть выполнено, разрушает интерференцию. [6]
Параметрическое усиление связано с распадом фотона накачки на сигнальный фотон и фотон холостой волны. Далее было принято, что лазерная волна заметно не ослабляется и поэтому возможен расчет с постоянным во времени модулем ее амплитуды. [7]
Основные предположения о параметрическом усилении позволяют ожидать, что числа сигнальных фотонов и фотонов холостой волны будут претерпевать одинаковые приращения в единицу времени. [8]
Следовательно, состояние холостого фотона определяется наблюдениями, сделанными на сигнальном фотоне, хотя два фотона в момент измерения могут быть так далеко друг от друга, что не могут взаимодействовать. Это пример курьезной нелокально emu, являющейся характерной чертой перепутанного квантового состояния. На первый взгляд кажется, что нарушается причинная связь и принцип относительности, хотя более тщательное рассмотрение показывает, что это не так. Подобные аргументы привели Эйнштейна, Подольского и Розена ( Einshtein, Podolsky and Rosen, 1935) к выводу, что квантовая механика, вероятно, неполна ( см. разд. [9]
Следовательно, сигнальный и холостой фотоны являются полностью коррелированными, и при каждом увеличении числа сигнальных фотонов число холостых фотонов увеличивается на такую же величину. [10]
Явление спонтанной параметрической вниз-конверсии дает нам состояние, очень приближенное к идеальному однофотонному состоянию, которое можно использовать как зонд или как источник других процессов, поскольку обнаружение сигнального фотона всегда означает наличие родственного холостого фотона. На рис. 22.3 показаны результаты измерений вероятности р ( п) появления п холостых фотонов в определенном месте и времени при условии обнаружения сигнального фотона в соответствующем сопряженном месте в пределах определенного интервала времени. Очевидно, что на каждый детектированный сигнальный фотон приходится один холостой фотон. [11]
ОКГ в непрерывном режиме, малая квантовая эффективность фотодетекторов, интенсивное поглощение сигнала атмосферой и заметный уровень шумов - все это обусловливает слабую интенсивность принимаемого сигнала или малое число сигнальных фотонов на входе приемной системы. В этих условиях разработка статистической теории связи в оптическом диапазоне представляется актуальной и закономерной. [12]
Но, как и раньше, волна накачки должна быть представлена одной модой. Нас интересует число сигнальных фотонов и фотонов холостой волны, излученных в единицу времени, в единичном частотном интервале и в единицу телесного угла в результате возбуждения волной накачки. За начальное состояние сигнальных фотонов и фотонов холостой волны следует выбрать вакуумное состояние. [13]
В данный момент в схеме измерения двухфо-тонных совпадений на самом деле не существует способа определения источника каждой фотонной пары без внесения возмущений. Но предположим, что нас интересуют только сигнальные фотоны и то, будут ли они интерферировать. Так как холостые фотоны нам не интересны, мы можем убрать светоделитель В8в без нарушения интерференции сигнальных фотонов. Логически вытекает, что источник каждого зарегистрированного сигнального фотона может быть идентифицирован таким способом, и по этой причине вся неразличимость источников теряется, как и вся интерференция тоже. Необязательно, однако, чтобы вспомогательное измерение было выполнено на самом деле. Возможности того, что оно может быть выполнено, достаточно, чтобы подавить интерференцию. Подобная аргументация показывает, что холостые фотоны тоже не интерферируют. [15]
Страницы: 1 2 3