研究目的
提出一种受散粒噪声限制的方案，通过改进的马赫-曾德尔干涉仪来表征光学量子信息处理中的幺正变换和博戈留波夫变换。
研究成果
所提出的改进型马赫-曾德尔干涉仪能有效表征光学量子信息处理中的幺正变换和博戈留波夫变换。该方案受散粒噪声限制，需进行O(N^2)次测量——线性系统仅需相干态，非线性系统还需额外单光子。
研究不足
该方案的灵敏度受限于散粒噪声。此外，该方案需要对N模器件进行O(N2)次测量以进行表征。
1：实验设计与方法选择：
采用改进型马赫-曾德尔干涉仪来表征光学系统中模式产生与湮灭算符的变换。该装置包含两个50:50分束器、一个移相器、待表征的未知器件以及光电探测器。
2：样本选择与数据来源：
对线性光学系统采用相干态进行探测，对二次非线性光学系统额外采用单光子进行探测。
3：实验设备与材料清单：
该装置需要改进型马赫-曾德尔干涉仪、相干态光源、单光子源及光电探测器。
4：实验流程与操作步骤：
输入模式依次通过第一个分束器、未知器件和第二个分束器，通过测量输出端来表征该器件。
5：数据分析方法：
通过测量输出模式间的强度差，求得表征该器件的矩阵元素的实部与虚部。
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Mach-Zehnder interferometer
Used to characterize the transformations of the mode creation and annihilation operators in optical systems.
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beam splitter
50:50
Splits the input beam into two output beams with equal intensity.
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phase shifter
Introduces a phase shift to the input beam.
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photodetector
Detects the intensity of the output beams.
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