双光子干涉

【摘 要】干涉，是我们比较熟悉的一种表现形式。我们常常提起的有电磁波和机械波的干涉。然而，存在于量子在世界的干涉，我没还没有解开他的面纱。本文所要介绍，是量子光场的二阶干涉之一的双光子干涉，更是存在许多神秘的第放等待着我们去破解、去研究。关于光子的干涉现象，曾有一个著名的判断，“光子不能与其他光子发生干涉，只能与本身相同的光子发生干涉现象”。在很长一段时间内，普遍认为双光子的干涉都是认为不可能的。现今人们把焦点放在了对于双光子干涉的理解上。而本文更加支持两个光子的整体状态是不可区分的开来的波函数所形成的观点。

【关键词】量子光学；理论物理；双光子干涉

0.引言

基于“看全身”的角度，我们可以把“光子不与其他光子干涉的发生，只有在同一个地方干扰现象”的论点可以成立的光子。无论相关干扰现象的光子数，在系统的整体状态发生的前提下不区分。然而，之前的判断只涉及到一个光子。同时，我们认为，两个光子甚至多光子干涉也不会出现不同的单个光子之间。本文使人们注意到一个光子不仅与另一个光子湮灭或合并两个光子的加强和干扰是量子力学中的粒子运动状态的概率波的描述，而不是粒子。

多光子干涉和双光子干涉基本上是相同的，是光子干涉的整体状况。我们可以从双光子干涉的结果推广到多光子的情况。

1.光场的基本理论

经典的相干光学用于描述相干体积，面积的相干性，相干长度，相干时间。在这两个波叠加的地方，如果出现光强的光和干涉条纹的阴影之间的明显区别，我们称之为的两光束是相干波可以互相干扰，干扰现象。相反，如果强度没有明显变化，没有产生白光干涉条纹，我们说的干涉光束。经过无数次的实验，我们发现，如果将两束光的干涉，他们必须满足以下条件：

（1）光的两个相同的光束的光的频率。

（2）两个光束相同的波的传播方向。

（3）两个光束的光波的相位必须有一个恒定的差异。从同一束的小波，我们称之为子波波列可以互相干扰产生的光束干涉现象为相干光场。我们熟悉的经典场论，光场的相干性主要体现在空间相干性和光的时间相干性。

光场的时间相干性可以由迈克尔干涉仪实验解释。由于在迈克尔的旅程系统的两束光的干涉是不一样的，所以他们可能之间的光程差发生。当光学路径差很小，我们观察到的平面将出现明显的干涉条纹。当光学路径差非常大，飞机上没有出现明显的干涉条纹。我们不难看出，干涉条纹图是由两个光束叠加而成的不同的时间点在空间同一点。这种类型的干扰，具体表现为干扰是在这方面的时间相干性。当路径L和光倍的距离，当两光束的光程差小于L，转变将会再次在发射波长发生相同的顺序在一起，所以他们会产生相位具有恒定的正差，同频干扰现象，然后一步一步。如果光程差大于L，然后收敛到光源不会一起同级别所发出的光，不干涉现象。

光场的空间相干性，可以从杨氏双缝干涉反射。当这两个孔的距离是比较小的，可以形成屏幕上的干涉条纹。我们观察到的条纹的0点是非相干叠加的多个光源。当两个空间距离变大，我们在屏幕上观察不到干涉条纹。

2.双光子干涉

量子干涉作为重要的量子科学中的一员，它是量子操作的基石，也是实现量子通信的基本知识。多光子干涉的量子干涉是干扰最常见的现象，双光子干涉的多光子干涉的一员，双光子干涉是一种最简单的干涉。他们的物理基础是相同的。我们可以得出基于双光子实验的结论，该结论可以扩展到多个光子干涉现象。

双光子干涉是指两阶相关效应的光学领域。变量的连续变化的，我们可以通过相关函数分析。但对于离散变量，我们可以采取多种途径。叠加在这里可以使用多种状态的系统进行分析。符合测量指的是整体性的双光子态的变化，选择满足概率振幅的特定状态。例如，在我们的实验中，两个光子分别由两个检测器的存在是好的或坏的状态，但由于两个光子不能同时到达检测器，没有符合计数的要求。做符合测量的选择，揭示了光场的时空相关特性。

测量条件的设定，各种状态原理我们可以测量是没有区别的，就是我们所说的干扰源。如果我们测量的状态可以区分，这些状态是正交的，计数率的概率为各种各样的叠加。如果国家不明显，计数率模式的概率振幅。波函数可以区分信息的丢失和交换对称性可导致状态不可区分。

光子能干扰本身，本质上描述的光子态本身没有可以区分。这两个光子，实验观察到的干扰，甚至多光子干涉，还可分辨的整体状态的叠加干扰。这不是开始和一个结论上述矛盾。本文一个开始描述了一个论述强调的是光子与光子干涉没有意义和光子本身不具有不同的状态。停留在这种情况下，我们也可以这样理解：每个光子的集体作为一个光子，光子的集体状态描述了高高的光子的状态。相应的高光子的波函数的对称性可以交换的概率振幅的整体状态存在。实验证明，这样一个大的光子态可以理解为本身的高光子态。

问题是，本篇文章将许多符合测量状态的叠加的形式写的。但有一定的前提条件。输入光场为相干场。如果检测到状态，就不能说成叠加的形式。例如，混合光场输入光场，所有被发现状态均不相干。

3.结语

在某些双光子的干涉中，其结果多呈现为多光子的干涉现象。但是可以表示称度里光子自身的干涉现象。这种现象也是光场二阶干涉的一种情况。经典光场的相干体积可以将时间与空间的额相干性统一起来。但由于双光子干涉还没有类似于这样的描述，导致了不同原因结合起来。对于这些疑问，我们还有待于进一步研究。

【参考文献】

[1]李承祖.量子通信与量子计算，国防科学技术出版社，2000.

[2]王琴.纠缠光子对的产生、收集、干涉与应用，中国科学技术大学博士学位论文.

[3]张礼，葛墨林.量子力学的前沿问题，北京：科学出版社，2000.

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