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从量子力学建立之初,纠缠态就受到人们的广泛关注。随着研究的进展,量子纠缠在量子计算,保密通讯,量子成像等许多领域得到应用。另一方面,最近的研究显示利用光子纠缠实现的一些现象可通过热光关联来模拟。本论文主要从实验角度进一步探讨纠缠与热光在关联成像及干涉方面的区别与联系,同时探讨利用热光验证Kochen-Specker理论的可行性。本论文主要内容概括为: 1.从理论和实验两方面,讨论热光关联的二阶Talbot效应。我们不但获得了与一阶经典Talbot效应一致的结果,而且在特定条件下还能观测到放大或缩小的像,以及二阶非定域的自成像。 2.量子Talbot效应研究。首先,我们用单光子光源实现了单光子水平的Talbot效应,凸显Talbot效应的量子本质。接着,我们利用非共线的纠缠光子对,实现了非定域量子Talbot效应,研究发现本方案只能得到放大的像。最后,我们完成了双光子Talbot效应的实验,由于菲涅尔衍射,不会出现衍射图样变窄的情况,区别于量子光刻的亚波长实验。这些研究深化了我们对单光子和双光了效应的理解和认识。 3.双光子艾里斑研究。鉴于双光子Talbot效应与量子光刻结果的不同,在近场条件下,通过透镜的傅里叶变换作用,我们从实验上研究了双光子的艾里斑。实验结果显示其直径为经典情况下的一半,进一步证实了双光子超越经典衍射极限的性质。 4.量子纠缠全息研究。基于Teich小组提出的量子仝息方案,我们利用纠缠双光子源,首次在实验上获得了物体清晰的量子纠缠全息图样。 5.利用热光源检验Kochen-Specker定理。既然利用热光源可以获得与纠缠源相类似的量子成像和干涉,那么是否可以利用热光来讨论隐变量的存在问题呢?我们利用真热光作为光源,执行了一个all-or-nothing型的实验,来验证Kochen-Specker理论。我们的实验结果与使用量子光源得到的结果是相同的,我们的实验结果暗示,要么利用单光子验证Kochen-Specker理论是不全面的,要么验证Kochen-Specker理论并不需要量子态。