摘 要：在量子世界中的许多规律跟经典世界中的规律很不相同，量子擦除就是其中一 个典型的例子。光的波动性和粒子性是既对立又互补的两种属性，实验中展现哪种属性取 决于实验装置。探测或标记光子路径将会破坏干涉，但在此之后再擦除这个标记，就可以 重新恢复量子干涉。本论文系统调研量子擦除的原理以及相关的典型方案，基于光学超晶 格设计了一种量子擦除的实现方案。71458

毕业论文关 键 词：量子擦除，光学超晶格，互补原理

Abstract: Many laws in the quantum world is very different from the laws in the classical world. Quantum erasure is a typical example. Wave and particle properties of light are complementary and antithetical each other, which appears depend on the properties of the experimental apparatus. The interference will be destroied by marking  or detecting  photon path. But if  you erase this mark after that and then you can restore quantum interference. In this paper, we systematically study the principles of quantum erasure and associated typical schemes. Based on optical super-lattice, we    designed a proposal for realizing quantum eraser.

Key words: quantum erasure，optical super-lattice，complementarity principle

目 录

1 前言 4

2 量子擦除 4

2.1 量子擦除的基本原理 4

2.2 延迟选择 7

3 量子纠缠 9

3.1 量子纠缠的概念 9

3.2 量子纠缠的应用 9

3.2.1 量子隐形传态 9

3.2.2 基于纠缠的延迟选择 10

4   基于光学超晶格的量子擦除方案 12

结 论 14

参考文献 14

致 谢 16

1 前言

建立于 1921 年的哥本哈根学派，对量子物理学进行深入广泛的研究。玻恩、海森伯、 泡利以及狄拉克都是这个学派的主要成员。玻尔提出著名的“互补原理”是哥本哈根学派的 重要支柱。所谓互补原理就是微观客体的“粒子性”和“波动性”既互斥又互补的两个方面。 测量对象和仪器密不可分，任何一个量子实体都具有波粒二象性，任何经典的实验都不能 同时揭示它既为波又为粒子的行为。光子的性质，从牛顿、惠更斯、托马斯•杨到爱因斯 坦，最终确定光子有波粒二象性，根据玻尔的互补性原理，光子的波动性跟粒子性不会同 时出现，一旦光子显示出波动性，光子的粒子性便会被隐藏，一旦光子显示粒子性，光的 波动性便会被隐藏，用句通俗的话说，光子可以是非波非粒子，也可以是亦波亦粒子。论文网

在双缝实验中，如果确定光子穿过了哪条间隙，体现其粒子性的一面，那么将不会有 干涉现象发生。但如果在这个光子到达屏幕前，将这个路径信息擦除，那么又将会观测到 杨氏实验中的干涉现象，体现其波动性的一面。量子擦除实验的意义在于，在双缝实验中 探测或标记光子路径将会破坏干涉，但在此之后再擦除这个标记，又可以重新恢复量子干 涉。这个想法极大地挑战了我们的直觉以及对量子力学的理解。在量子力学里，量子擦除 实验可以用来演示量子纠缠[4]、量子互补[1-3,5-10]等等基本理论。量子擦除技术可以用来提升 显微镜的分辨率。物理学家们提出了不少各具特色的量子擦除实验方案。最近的研究表明， 量子擦除现象除了对我们的一些基本认识产生了重大冲击外，还可能在量子通信、量子基 础研究中蕴含着巨大的应用前景。我们系统介绍了量子擦除的原理以及相关的典型方案， 利用光学超晶格特殊的极化畴调制功能，基于量子纠缠,提出一个量子擦除的设计方案。