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【文献昏享】单光子-数字微镜阵列DMD-压缩感知-成像（草稿）: slrseer 2020-3-25 13:51; 最近读了文献基于压缩感知理论的单光子成像软件系统的设计与实现大面积单光子压缩成像系统研究单光子时间分辨成像光谱仪ＤＭＤ控制系统的研究与设计脑洞大开。; 个人分类: 白茫茫|0 个评论

一个关于光量子理论基础测量的十分必要的实验: 热度 1 guanky 2019-11-13 12:46; 众所周知，检测有固定频率的单光子是否自身相干，确认给定的光子纠缠对，或者控制给定的单光子，这些都需要对强度极弱的相干光束中（已经确认相互分离，但仍保持原频率）的单光子检测其位置（或在给定位置“计数”）。人们对相关检测做了如下假设：假设控制光束强度时间分布的仪器可以连续地减弱原光束的强度，使原来由强相干光源发出的强度时间均匀分布的强光束变成非均匀分布的弱光束，而且达到能够对仍具有原频率的单个光子定位（或计数）的程度。但这种假设存在理论与技术上的原则问题：理论上，一束强度时间分布不均匀的光，无论其强度的大小，肯定不是单色相干光（参考【1】），特别，它不是单光子，而是多种频率多种相位的单色光波的合成。由测不准原理, 此时无法同时准确测出单光子的频率与位置。技术上，用控制光束强度的仪器连续降低所通过光束强度的物理过程绝对是值得讨论的。这是因为连续减弱均匀光束强度，减到一定程度时，一定会由于仪器自身与光束自身的量子效应，使所测得的光束强度不再均匀，这个详细机制需要认真研究。从数学上看，连续分布变到非连续分布也应该有其原因与阈值，需要给出相应的理论。其实，上述技术问题是早就可以预见的，只不过至今被学术界普遍忽略。由于没有认真讨论上述假设，而是约定俗成地认为可以对已知频率与方向的单光子进行计数或定位，这必然造成对量子力学测不准原理的疑惑；也会造成 “可以随意控制给定单光子” 的盲目乐观。因此，为了量子力学的严肃性，为了深入认识光子，学术界需要认真讨论上述问题，研究可连续控制改变光束强度的具体仪器的构造与原理，研究光束强度由连续分布变到非均匀分布的阈值，研究此时的物理过程，研究强度时间非均匀分布的光束中不同频率单光子的分布。这些研究一定会极大地改进人们对量子现象的认识。参考文献【1】D. Bohm, Quantum Theory, New York, Prentice-Holl。1951 中文译本：《量子理论》，商务印书馆，1982; 个人分类: 单光子的测量与控制|2930 次阅读|1 个评论

群体行为和个体行为---光线是大量光子的群体效应: 热度 1 yecang 2017-6-22 08:19; 感觉上，单光子不能被玻璃片反射。玻璃片反射的光是光线，光线是大量光子的群体效应。折射也是如此。单光子是康普顿实验里面或者光电效应实验里面那些和活动电子或固定电子碰撞了的那个东西。射入玻璃片(无论玻璃片做的多么平整), 直接就进去了，不会反射的。会和玻璃片里面的电子作用。会跑偏了而且角度不确定。能量也可能减小。即便有幸被玻璃片里面电子弹出来，也不会遵守光线的反射定理。因此，能被几片玻璃操纵的光，不可能是单光子。也不会是多光子（比如3，5个光子）单光子是不可分的，反射意味着分光（无法避免透射）不是搞光学的，请更专业的发表意见 ---------------------------------------- 现在有所谓的单光子计数器，原理说是如下：单光子探测是一种极微弱光探测法，它所探测的光的光电流强度比光电检测器本身在室温下的热噪声水平（10-14W）还要低，用通常的直流检测方法不能把这种湮没在噪声中的信号提取出来。单光子计数方法利用弱光照射下光子探测器输出电信号自然离散的特点，采用脉冲甄别技术和数字计数技术把极其弱的信号识别并提取出来。单光子探测技术是利用新式光电效应，可对入射的单个光子进行计数。入射的光子信号打到光电倍增器件上产生光电子，然后经过倍增系统倍增产生电脉冲信号，称为单光子脉冲。计数电路对这些脉冲的计数率随脉冲幅度大小的分布，脉冲幅度较小的脉冲是探测器噪声，其中主要是热噪声；脉冲幅度较大的是单光电子峰。Vh为鉴别电平，用它来把高于Vh的脉冲鉴别输出，以实现单光子计数。是用入射光子的光电效应产生光电子，然后对这个光电子脉冲计数。这个方法应该也不是单光子，只是弱光而已。因为单个光子不是必然产生光电效应，需要特别巧合打倒了表面的自由电子上才行。打到内部的也不会打出来光电子。因此，我认为，这个单光子计数器，只是一个弱光计量仪表而已; 385 次阅读|5 个评论

单光子不能折射只能直来直去: 热度 13 kiwaho 2017-4-30 12:08; 我的光学科普系列之一普通玻璃对光线的折射率大约1.5 ，然而，很多人未必知道：同样波长的单光子，无论穿过任何介质的交界面，都不会产生折射，而是直来直去。原因何在？难道费马大定律不适用于单光子？回答这个问题，需要理解折射现象的物理成因。一般光线，绝不会是单光子，而是或多或少具有一定程度的相干性的，至少体现在各零碎段长度内有相干。为使“老妪能懂”，干脆放弃晦涩的专业术语，不妨这样解释：形象地说，正是因为光子之间的相干性，使得前后邻近光子之间，形成了“准刚性联接”，当这虚“刚性构件”，斜插介质分界面时，因“侧向作用力”或“侧向相干力”，造成了光线的折射现象。有点像体育竞技中，投掷的标枪落地后的甩尾“折射”斜插入土。单光子就不存在这种相干力，因而只能直来直去。单光子很难获得，然而，就算是“足够稀疏的光子串”，稀疏到相邻光子之间相干性可以忽略不计，就不再发生折射现象。严格来说，单光子直来直去的说法也不严谨，而是随机散射，更贴切的说法就是Compton散射。当众多光子“手牵手”（相干）“过马路” （跨过两介质界面），Compton散射被抑制，折射自然产生了。康普顿因解释此现象于1927年获得诺贝尔奖，只不过他用的光子为X波段的高能光子，可与电子质量相若。人眼可视光子能量小得多，因而被散射的只能是光子，不像X光子那样，可使电子散射挪窝。除非绝对真空，否则，单光子或稀疏光子串，即便在均匀介质，也没法走直线。这个现象的哲学意义： 1、量变达到一定程度，就会引起质变，对应光子密度低到一定程度，就不按折射路径行进； 2、就像人多力量大那样，众聚势，势依众，对应光子多则熵减少、走大道，光子少熵增加、瞎转悠; 3、团结就是力量。相干意味着光子抱团前进，从而开拓出特色路径，散射无可奈何。正如资本家对付无背景的工人容易，碰到工会就屈服； 4、大样本才能客观反映潮流。其实，反射和折射现象，都是大样本光子集体行为的统计结果。孤光子没有统计意义。光线折射的Snell定律,同样适合其它中性粒子流，如中子流（折射率小于1）和中微子流（折射率大于1），波色子（整数自旋）或费米子（半整数自旋）都行。同理，单个中子，或稀疏中子流，也不会折射，仅能散射；中微子亦然。费米束流的透镜折射聚焦，面临Pauli不相容的挑战，而波色子束流，例如光线，则无此问题。该前沿课题正是我近期的研究重点。我猜想费米子聚焦后能简并成波色子，如果此魏氏猜想成立，则双中子、四中子、六中子，等偶数组合的零号元素的同位素应该存在。光线通过引力场时，即便不是经过两介质分界面，也会发生折射，这是受到侧向引力使然。换成单光子，此时也会折射。这也正是天文观察到的星球或黑洞透镜现象的解释。中微子线通过引力场时，折射效应比光线呈指数级增大，因为中微子好歹有静止质量，而光子静止质量理论值为零，但实际值可能趋于无穷小。可惜，中微子成像，无法用光学仪器观察。现有检测太阳中微子的设施，仅介质就可上万吨，一天也截获不了几颗中微子，唉！今天，刘华山老师写了一篇博文，批驳了经典折射定律背后的费马大定律的荒谬之处，但他没有认识到相干性才是折射的真实成因。参考文章：刘华山：经典折射定律之谬 http://blog.sciencenet.cn/blog-3259351-1052016.html; 7346 次阅读|35 个评论

单光子干涉不可能产生的实验证据: 热度 3 tyctyc 2014-6-10 12:29; 前博文讲了｀单光子干涉不可能产生＇： http://blog.sciencenet.cn/blog-531273-664211.html 这里讲实验证据，有一篇实验做得好的论文： http://www.docin.com/p-381211255.html ，该文认为证明单光子能产生干涉，我认为该文的实验证明单光子不能产生干涉，请大家看谁的分析有道理(合逻辑)。我在前博文: http://blog.sciencenet.cn/blog-531273-713935.html , 中讲过产生干涉的原因是相遇光子的偏振相互作用图引自豆丁网无商业目的： http://www.docin.com/p-381211255.html 在HBT实验中零延迟时有30%光子符合说明仍有30%双光子。干涉作用项是 , 是两光子偏振方向的夹角， 1.当 =0度时， =k，平均光子数是2100/s,见图3.a. 2.当 =45度时， =0.707k，平均光子数是1500/s,见图3.b.与计算值1485/s接近. 其原因是偏振片角度变化会影响透过的光子数. 3.当 =90度时， =0，无干涉作用，见图3.c.此时光子计数1250/s与两光路的延迟无关（与光子间相位差无关）。该实验证明干涉作用项是是对的。从3.就能得出单光子不能产生干涉，因为光的干涉必须两光子相遇，若两光子偏振方向垂直相遇也不干涉，但几乎无人能理解，他们不知道干涉的根本原因是偏振相互作用。从图3.a.两光路光程不完全相同，在x=0.25 时才是两光路光程差的零点，经过PZT的一个光子3在遇上它后面从另一光路来的光4，两光子同相位时偏振相互作用最強使部分光子不能到达探测器，此时光子计数是900/s，此时向上方透射光应变大了。在x=0.75 时，距离差0.5 近似半波长，两光子相位差180度，经过PZT的一个光子1在遇上它后面从另一光路来的光2，由于相位差180度偏振相互作用最弱使该两光子都到达探测器，此时光子计数是3300/s。在x=0.5 时，两光子相位差90度偏振相互作用中等，此时光子计数是2100/s是中间值(平均值)。这些实验充分证明光子是波，并且是一维弦上的波。结合其他实验才证明光子是太子弦上的横波。建议用的单光子源做杨氏双缝干涉，将进一步证明单光无干涉，微观世界因果关系必然存在。即使是单光子源，在杨氏双缝干涉中也要控制单光子的间距s，如果单光子间距s小于屏幕上观察区的光程差L，sL也会有先行光子(走远程)遇到后面光子(走近程)而产生双光子干涉，同上面的距离延迟一样，也产生干涉条纹，这是人们过去没想到的问题。用玻片衰减光反而增加光束中多光子比例，要用斩波器。在单光子杨氏干涉中,双缝AB连线的中垂线与幕的交点O，O点光程差L为零，Ls,O点此时光照度是I(无干涉),I是平均光照度。同上面讲的M-Z干涉中x=0时(图3a)的情况一样。如果有干涉，干涉理论认为O点光照度是2I。只有多光子情况下，O点的光照度才是2I，此时s=L。 O点两边有光程差L，Ls时会因距离延迟使两单光子相遇而产生干涉，这些点有的光照度2I，有的光照度0，形成干涉条纹。有人会因此又讲“单光干涉了”，其本质是双光子干涉，我先把骗局拆穿！; 个人分类: 干涉|3794 次阅读|3 个评论

拿“单光子”来微扰物理学的讲述方法: cyaninelotus 2009-8-18 22:54; 某天，看到 Cavity QED,一时茫然不知东西，经过搜查方才知道是腔量子电动力学。再看其简介，更是有个惊人的发现单光子的场强如何如何。偶一时激动莫名？真的有单光子存在啊？人工技术分离出单光子了？单光子究竟是什么啊---概念、表示......(典型的普物讲述心态，先要概念呵）于是，偶再查再查，可惜所获无几，只有一句话给出一点点启示：单光子的波函数通常是一个波包。（又见数学，不能不亲吻又不能不痛击的数学啊，物理人亲吻它是因为俺们爱它，物理人痛击它是因为它实在不是个东西！）又在资料里看见了准单光子的提法。如此，偶有些糊涂，非常糊涂。莫非这东西又与质点、点电荷、弹簧振子等一样，是个理想的幽灵，只有完美的数学模型和数学可解性，实际上实在不是东西？就算这样，单光子的身份还是与前几个不一样，它们在经典物理里已经被详细阐述了，大概很少有人提出异议。而光子，是属于量子，属于时代的，属于未来的。它是什么？是一份能量，它的波函数是一个波包。可是，你能说得清楚它到底是什么吗？你会说原子的电子态发生改变就会辐射出来能量，产生光波。那谁出来了？核外电子只是改变了组态，原子核肯定没变，出来的是能量，这能量没有物质载体吗？那又怎么和波扯上的呢？怎么和电磁波扯上的呢？ ...... 我上大学的时候很多人一致认为我相当笨，我一直也是这么认为的，所以这些问题我到现在也没想通，还在想不通的想念中。但是，这个想不通要影响到我的讲课的底气，我觉得我自己搞不清楚物理问题究竟是个什么东东，又怎么让学生搞懂它是个什么东东呢？不过很久以来给物理系低年级学生上课时，我曾经很自信地以为解决了这个问题（这方法也许不是我自己总结的）。重点放在物理和几何学的理论比较上，几何学建立在公理之上，完美而无懈可击就算成功，所以，几何首先把所有的公理讲述给你，然后证明就可以了。可是物理是为了认识自然界，而我们的认识能力以及认识本身都是有限的，不可能穷尽所有的概念和定律。所以，讲述方法是告知已有的概念，一部分定律，然后苦口婆心地分析定律的适用范围。在经典物理的讲述中，这个方法应该无可挑剔。单光子让它发出了吱吱嘎嘎的断裂声！谁知道量子是个什么东东？谁知道波函数是个什么东东？谁知道薛定谔方程是个什么东东？量子力学的概念和规律是谁----能量乎？数学乎？存在即是真理！我们的智力仅仅只是拿来推演和猜测真理，有准确度的是天才，准确度高的是神人。既然这样，我们又怎么能说如此推理，结论一定这样？逻辑很混乱了。再反思经典物理的一些概念，更加混沌质量就是物体所含物质的多少，想想，非常的静止、非常的抽象、非常的让人愤怒，我以前还以为我了解它哪。下面的老师怎么当呢，这还真是个问题，555; 个人分类: 生活点滴|7179 次阅读|17 个评论

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