بررسی تداخل سنجی کوانتومی در نمایش فضای فاز کوانتومی

در این پایان نامه سه چینش آزمایشی با کاواک کوانتومی پیشنهاد شده است. در اولین آزمایش با استفاده از تداخل سنج ماخ ـ زندر و دو کاواک کوانتومی که قبلاً درهم تنیده شده اند، آزمایشی طراحی می شود. هرکدام از این کاواک ها در یکی از مسیرهای تداخل سنج قرار می گیرند. در هر بار انجام آزمایش یک اتم دو ترازی وارد تداخل سنج ماخ ـ زندر می شود و در ورودی، باریکه شکن اول موجب می گردد که اتم یکی از مسیرهای ‎1 یا 2 را انتخاب کند. اتم پس از برهمکنش با کاواک ها با میدان کوانتیده کاواک درهم تنیده می شود. این آزمایش با اتم های متعدد تکرار شده و احتمال آشکار سازی اتم در هر یک از تراز ها به دست می آید. سپس ضرایب درهم تنیدگی و اختلاف فاز بین دو مسیر با استفاده از احتمال آشکارسازی اتم ها در هر تراز، اندازه گیری می گردد. همچنین مقدار درهم تنیدگی با روش درهم تنیدگی تشکیل به صورت غیرمستقیم با استفاده از این احتمال ها اندازه گیری می شود . ‎‎ اغلب اندازه گیری تعداد فوتون ها در یک کاواک کوانتومی بسیار مشکل است و هر اندازه گیری به نوبه خود موجب تغییر در تعداد فوتون ها می شود. در سال های اخیر پژوهشگران تلاش کرده اند تا از روش های غیر مخرب برای این اندازه گیری استفاده کنند و موفق شده اند تا وجود یا عدم وجود تنها یک فوتون را در یک کاواک کوانتومی (با یک روش غیر مخرب) اندازه گیری کنند. در این پایان نامه چینش آزمایشی برای اندازه گیری غیر مخرب تعداد بیشتری از فوتون های درون یک کاواک کوانتومی با استفاده از تابع ویگنر جابجا شده ارائه شده است. نشان داده می شود که این روش برای اندازه گیری صفر تا سه فوتون بخوبی کار می کند و تعمیم آن به بیش از این تعداد نیز به سادگی امکان پذیر است‎.‎ در آزمایش سوم روشی برای ایجاد یک حالت درهم تنیده بیشینه از نوع گرین برگر-هورن-زیلینگر برای اتم در یک کاواک کوانتومی پیشنهاد می گردد. نشان داده می شود که، برخلاف روش های قبلی که محققین ارائه نموده اند، این روش هیچ محدودیتی برای تعداد اتم های درهم تنیده ندارد‎.