[发明专利]基于弱测量的波函数直接测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于弱测量的波函数直接测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

在某一时刻对待测单光子施加相位调制，调制深度控制到微扰程度；

在同一时刻对待测单光子施加振幅调制，调制深度同样控制到微扰程度；

将没有经过弱调制的单光子、经过相位弱调制的单光子以及经过振幅弱调制的单光子进行频域强选择，选出特定频率光子进行符合计数；

采集特定频率的没有经过弱调制的光子数、经过相位弱调制的光子数以及经过振幅弱调制的光子数，进行比较计算可以还原出弱值及待测波函数；

所述基于弱测量的波函数直接测量方法用于时域波函数直接测量方法具体如下：

将待测时域波函数表示为ψ(t)，时域弱调制可以表示为频域强选择表示为|v>，则可以构建所需要的弱值该弱值与待测波函数成一阶线性关系，通过测得该弱值，进而得到待测波函数；

不施加时域弱调制，仅对光子进行频域强选择，光子计数的结果为|<v|ψ>|²；

施加时域相位弱调制待测波函数演化为之后对光子进行频域强选择，光子计数的结果为

施加时域振幅弱调制待测波函数演化为之后对光子进行频域强选择，光子计数的结果为

由以上光子计数结果，可以计算所涉及到弱值的实部和虚部，得到弱值进而根据其与待测时域波函数ψ(t)的线性关系，即可计算得到待测波函数的幅度及相位，从而还原出完整的待测时域波函数。

2.根据权利要求1所述的基于弱测量的波函数直接测量方法，其特征在于，所述微扰程度为3°～5°。

3.根据权利要求1所述的基于弱测量的波函数直接测量方法，其特征在于，通过相位电光调制器对待测单光子施加相位调制，通过对相位电光调制器电压的控制，实现人为可控的相位微扰。

4.根据权利要求1所述的基于弱测量的波函数直接测量方法，其特征在于，通过幅度电光调制器对待测单光子施加振幅调制，通过对幅度电光调制器电压的控制，实现人为可控的幅度微扰。

5.根据权利要求1所述的基于弱测量的波函数直接测量方法，其特征在于，通过法布里-珀罗干涉仪进行频域强选择，选出特定频率光子透射。

6.根据权利要求1所述的基于弱测量的波函数直接测量方法，其特征在于，通过单光子计数器对特定频率的单光子采集计数。

7.一种基于弱测量的波函数直接测量装置，其特征在于，包括：

相位电光调制器，用于在某一时刻对待测单光子施加相位调制，调制深度控制到微扰程度；

幅度电光调制器，用于在同一时刻对待测单光子施加振幅调制，调制深度同样控制到微扰程度；

法布里-珀罗干涉仪，用于将没有经过弱调制的单光子、经过相位弱调制的单光子以及经过振幅弱调制的单光子进行频域强选择，选出特定频率光子进行符合计数；

单光子计数器，用于采集特定频率的没有经过弱调制的光子数、经过相位弱调制的光子数以及经过振幅弱调制的光子数，进行比较计算可以还原出弱值及待测波函数；

所述基于弱测量的波函数直接测量装置用于时域波函数直接测量方法具体如下：

将待测时域波函数表示为ψ(t)，时域弱调制可以表示为频域强选择表示为|v>，则可以构建所需要的弱值该弱值与待测波函数成一阶线性关系，通过测得该弱值，进而得到待测波函数；

不施加时域弱调制，仅对光子进行频域强选择，光子计数的结果为|<v|ψ>|²；

施加时域相位弱调制待测波函数演化为之后对光子进行频域强选择，光子计数的结果为

施加时域振幅弱调制待测波函数演化为之后对光子进行频域强选择，光子计数的结果为

由以上光子计数结果，可以计算所涉及到弱值的实部和虚部，得到弱值进而根据其与待测时域波函数ψ(t)的线性关系，即可计算得到待测波函数的幅度及相位，从而还原出完整的待测时域波函数。

8.根据权利要求7所述的基于弱测量的波函数直接测量装置，其特征在于，所述微扰程度为3°～5°。