Standard quantum limits of measurement error and methods of overcoming them
Yurii I. Vorontsov
Январь 1994 г. Том 164, №1 У С П Е Х И Ф И З И Ч Е С К И Х Н А У К Содержание 1. Введение (89).1.1.Стандартные квантовые пределы (СКП) погрешностей измерения.1.2.Общая схема косвенных измерений.1.3.Эволю ция состояния системы в процессе измерения.2. СКП погрешностей измерения координаты и методы их преодоления (91).2.1.Цель измерения и начальное состояние прибора.2.2.Не определенность координаты после измерения.2.3.Погрешности непрерывного измерения координаты.3. Квантовые невозмущающие (неразрушающие) измерения (КНИ) (93).3.1.Эволюция КНИ наблюдаемой в процессе измерения.3.2.Условия реализации КНИ измерения.3.3.Невозмущающее измерение энергии гармонического осциллятора.3.4.Невозму щающее измерение энергии электромагнитных волн.4. Квазиневозмущающие измерения (95).4.1.Принципы квазиневозмущающих измерений.4.2.Квазине возмущающее измерение энергии волн с помощью керровской нелинейности.4.3.Влияние самовоздействия пробной волны на погрешность измерения энергии сигнальной волны. 5. Результаты экспериментов по КНИ энергии оптических волн (98).5.1.Измерение энергии бегущих волн.5.2.Пути увеличения эффективной нелинейности.5.3.Измерение путем взаимодей ствия волн в резонаторе.5.4.Другие способы КНИ энергии волн.6. Квантовый предел обнаружения воздействия на систему (100).7. Соотношение погрешность измерения -возмущение (102).8. Заключение (102).Список литературы (103).1. Введение 1.1.Стандартные квантовые пределы (СКП) погреш ностей измерения Квантовые пределы погрешностей измерения физиче ских величин интересовали теоретиков еще в то время, когда экспериментаторов они не касались вовсе [1, 2].Решение этой проблемы имело не столько практическое, сколько философское значение.Если вдруг окажется, что какая либо физическая величина в принципе не может быть измерена точно, то какой физический смысл ее точных значений в теории?Если погрешность измерения энергии обратно пропорциональна длительности изме рения, как это следует из соотношения Гейзенберга-Бора, то закон сохранения энергии не может быть проверен точно за конечное время и, следовательно, возникает повод сомневаться в его фундаментальности.Появление лазеров и развитие оптических систем пере дачи информации стимулировали дальнейшее развитие квантовой теории измерений, теорий оценивания и про верки гипотез [3-6].Особый толчок развитию новых принципов и методов квантовых измерений дали поиски способов обнаружения гравитационных волн от внезем © Ю.И.Воронцов 1994 Так называемые стандартные квантовые пределы (СКП) погрешностей измерения координаты, импульса, амплитуды колебаний, энергии, силы и др.обусловлены обратным действием прибора на систему в случае, если прибор реагирует на мгновенное значение координаты.Эти СКП не являются фундаментальными и могут быть преодолены различными путями.Например, при измерении координаты СКП можно преодолеть с помощью подходящей корреляции между сопряженными наблюдаемыми прибора.Рассматриваются условия квантового невозмущающего (неразрушающего) измерения и квазиневозмущающего измерения энергии электромагнитных волн.Дан обзор возможных способов таких измерений.Анализируются условия преодоления СКП энергии волн с помощью оптического эффекта Керра.Приведен квантовый предел погрешности такого измерения.Рассматри вается влияние диссипации, дисперсии и генерации комбинационных волн.Анализируются результаты известных экспериментов.Рассматривается зависимость квантового предела ошибки обнаружения внешнего воздействия на систему от ее начального состояния
Uspekhi Fizicheskih Nauk•Jan 1, 1994•8 citations