湍流大气中的量子光学:基础问题与应用
量子光在湍流大气中的传播已成为理论和实验研究的前沿课题,其重要性源于自由空间量子通信、远程量子传感和环境监测等关键应用。同时,该现象本身也构成了一个深刻的基础科学问题。现有理论描述通常需要明确接收端测量方案和/或量子信息编码方式的假设,其中最常见的方法是将信息编码于准单色模的量子态(即脉冲高斯光束)中。大气湍流会导致脉冲波形随机畸变,进而引起接收孔径透过率的随机涨落——这种由透过率概率分布(PDT)表征的涨落会直接影响接收光场的量子态特性。本文系统评估了多种PDT解析模型,通过数值模拟验证其有效性并界定适用范围。更重要的是,该研究突破了传统的系综平均分析框架,基于实际实验中普遍存在的时间平均特性,对随机过程进行了深入解析,包括时间关联效应及其对电磁辐射非经典特性影响的系统性研究。
