基于纠缠光的量子成像实验和抗干扰成像方法分析

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1、万方数据万方数据摘要摘要量子成像在成像分辨率、抗干扰、探测隐身目标等方面有巨大优势，因而在国防军事等领域有着非常广阔的应用前景。量子纠缠是量子非局域特性的重要体现。处于纠缠态的两个粒子，任意一个粒子状态的变化都会使得与其纠缠的另一个粒子状态也瞬间发生变化。利用自发参量下转换过程产生的纠缠态双光子，其动量、频率、极化等都处于高度纠缠态。最初的量子成像实验就是基于纠缠双光子完成的。本文对基于纠缠光源的量子成像的相关理论和实验进行了研究，针对背景噪声以及干扰对成像的影响提出了一种抗干扰的量子成像方法，并进行了仿真和分析。论文的主要研究内容及创新点

2、如下:1：综述了纠缠态的发现历史以及双光子纠缠态的制备方法，在此基础上介绍了量子成像的发展史，以及基于纠缠光的量子成像实验的研究现状。2：利用自发参量下转换过程制备了纠缠双光子信号。在暗室环境下，利用457nm的泵浦光与二型切割的BBO晶体发生简并共线的自发参量下转换过程，得到极化状态互相垂直的信号光和空闲光。在此基础上对制备的信号光和空闲光进行了时间关联性和空间关联性的验证测量，结果表明信号光和空闲光具有高度的时间和空间相关性。3：利用制备的纠缠双光子信号完成了双缝的量子成像实验。在实验中，我们利用纠缠光中的一束照射双缝，其后用固定的单光

3、子探测器进行探测；纠缠光的另外一束在空间进行一维扫描探测。最后将两路探测结果进行符合测量从而完成对物体的成像。为了更好地理解双缝的量子成像，分别从唯像以及经典光学的角度对其进行解释。4：针对背景噪声以及干扰对成像的影响，提出了一种基于纠缠光的抗干扰量子成像方法。首先分析了该成像方法的理论基础，在此基础上给出了基于纠缠光的抗干扰量子成像的框架以及具体实施步骤；然后分析了影响成像质量的因素，分别是（1）合并像素单元的尺寸；（2）关联像素对对称中心的偏移；（3）背景杂散光和干扰；最后对所提方法的抗干扰性能以及不同因素对成像的影响进行了仿真分析。结

4、果表明：所提方法确实具有抗干扰性。为了保证成像质量，合并像素单元的尺寸应该与纠缠光空间相干面积差不多一致；关联像素对对称中心的偏移量越大，成像质量越差；但是对于具体实验环境中，关联像素对对称中心的选取问题，有待进一步的研究和探讨。关键词：纠缠双光子自发参量下转换量子成像抗干扰I万方数据西安电子科技大学硕士学位论文II万方数据ABSTRACTABSTRACTNonlocalpropertiesofquantumimaginghavebeenattractingpeopleforitsresearchanddetection.Comparedt

5、otraditionalOpticalimaging,quantumimaginghashugeadvantagesintermsofresolutionandinterference.Thesemakeitmayhavealargeapplicationsinthelifescience,defenseandmilitaryfields.QuantumentanglementisanimportantmanifestationofQuantumnonlocalproperty.Whentwoparticlesareentangled,on

6、eparticle’sstagechangingwillleadtotheother’sinstantchange.Theentangleddoublephotonobtainedbythespontaneousparametricdown-conversion(SPDC)method,arehighlyentangledonmomentum,polarization,andfrequency.ThefirstQuantumimagingexperimentiscompletedwiththeentangleddoublephoton.In

7、thisthesis,thetheoryandtheexperimentsofquantumimagingwithentangledtwo-photonsourcearestudied.Tosuppressthebadinfluenceofbackgroundnoiseandtheinterference,weproposeananti-interferencemethodbasedonthedoubleentangledphoton.Laterwesimulateandmaketheexperiment.Themainresearchco

8、ntentsandinnovationsareasfollows:1:Brieflyreviewthehistoryoffindingquantumentanglementand