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量子光学实验技术的进步使得制备具有非经典力学性质的量子态成为可能,从而量子力学理论上的推导结果可以得到实验的证实。实验中经常利用光子态来验证各种量子效应。量子光学实验中经常使用的仪器是线性多端口分光器,其中最简单和最基本的是两端口分光器(beam splitter)。近来,2N个端口的分光器引起了人们很大的兴趣。这种仪器有N个入射口和N个出射口。其中很特殊的全对称的一类被称为Bell型多端口分光器,它具有这样的性质:一个光子从任意一个入射口进入后,会以完全相同的几率从任意一个出射口射出。
在第一章里,我们介绍了一种实验上形成任意分立的幺正变换操作的方法。这种方法也就是一种排布许多基本的分光器,相位偏转器以及平面镜从而形成一种金字塔形的复杂仪器来实现对输入光子态进行幺正变换操作的方法。随后,对于Bell型多端口分光器,我们又讨论了关于它的一些哈密顿理论。使用Bell型多端口分光器我们能够在实验上得到Hong-Ou-Mandel干涉以及它的一些推广的现象,这些是第二章的内容。另外在第二章中,我们还讨论了实验仪器的一些参数对三个光子态干涉的影响。在第三章中,我们介绍了一种方便的方法,它是利用量子角动量理论中的方法来研究多个光子经过两端口分光器后的几率分布。在最后一章中我们介绍了Bell型多端口分光器的另外一个性质和用途,即用它可以来产生一些种类的光子纠缠态,比如GHZtq缠态,W纠缠态。