中文摘要：

高阶量子关联系统是量子信息传输的重要组成部分，本项目研究高阶量子关联系统的光学相干性质和光学鬼成像效应。通过比较量子纠缠和热光关联系统的高阶光场关联性质，设计基于双缝干涉的原理性方案，研究热光关联的量子擦除效应，量子叠加原理和量子互补性原理等量子力学基本问题。研究热光关联的双光子亚波长干涉原理，探讨热光量子刻录的可行性方案，突破经典光学衍射分辨极限，提高光学刻录精度。结合图像分析与处理的数学理论，分析提高鬼干涉和鬼成像探测效率的关键因素，为复杂环境条件下高效快速鬼成像方案提供理论基础。

结论摘要：

在热光关联的研究中，根据热光的关联性质和多光谱独立性质，研究了无透镜的热光双光子刻录，超声光栅的鬼干涉效应和彩色热光关联鬼成像。在双光子量子纠缠的研究中，根据纠缠双光子的非定域关联属性，研究了点探测，相干探测和桶探测三种探测方式下的双光子量子全息术。将光源发出的热光分为相互关联且偏振垂直的两束光，利用两组正交平面镜分别反转热光场波前分布，再将两束光合并至探测平面进行双光子测量。测量结果表明双光子关联束缚于光束中心，呈现为亚波长的双光子亮斑，属于双光子聚束效应（bunching effect）。这一效应具有两个明显的特征其一是可提供更为细锐的双光子亮斑，其二是无需依赖于透镜。热光照明超声光栅时，在任意距离处均可获取光栅的鬼衍射图样。在经典超声光栅衍射的实验中，常需要在一定距离之外，或借助于傅里叶变换透镜才能得到较好的干涉条纹。而热光关联本身具有傅里叶变换性质，与传播距离无关，从而解除了测量距离的束缚。基于RGB三基色原理的彩色热光关联鬼成像采用三束（红绿兰）激光入射到毛玻璃上，形成白色赝热光源。将赝热光分为两束，一束被黑白CCD直接接收，作为参考光信号，而另一束照射到一彩色物体，物体反射的RGB光束分别被三个桶探测器（黑白CCD）接收，作为RGB物光信号。物体的三原色信息由RGB物光和参考光的强度关联分别获得，再进一步合成为彩色像。量子纠缠的双光子具有非定域关联。我们的纠缠源采用BBO晶体参量下转换产生的信号光子和闲置光子，研究了纠缠双光子的量子全息术，在非定域条件下同时记录物体的振幅和相位信息。实验上，信号光子自由传播至探测器，而另一路闲置光子进入Mach-Zehnder（MZ）干涉仪。在MZ干涉仪的两臂中，其中一臂含有物体，为物光光路，而另一臂为参考光路。在对信号光子和闲置光子的符合计数中得到较为清晰的干涉条纹，记录下物体的振幅和相位信息。我们提出了三种量子全息的研究方案点探测，相干探测和桶探测的量子全息，并与经典全息术中点光源，相干光源和热光源照明下的全息结果进行了比较。