蒋佳彤，陈 煜，陈 鑫，吴 媛，尹亚玲，陈丽清

(华东师范大学 物理与电子科学学院 物理实验教学中心，上海 200241)

作为支撑现代物理学的基础理论之一，量子力学主要研究微观世界的存在形式和运动规律，在物理前沿问题的研究中不可或缺[1].然而，量子力学内容抽象，数学推导过程繁杂，而且相关实验现象不易在现实生活中直接观测到，导致量子力学在本科教学中仍停留在理论讲授阶段，缺乏生动形象的实验验证帮助学生理解相关理论[2].因此，在本科教学中填补量子实验技术将显得极为迫切.

在量子理论中，量子化光场常用量子正交算符进行表示.量子正交算符包含振幅算符和相位算符，且满足不确定性关系[5].光的量子正交算符在相干态中具有最小不确定关系.相干态是目前最接近经典极限的光场，在量子实验中被广泛使用.本文利用相干光源，结合平衡零拍探测技术，验证了相干态是最小测不准态.该实验研究使本科生在掌握量子物理基本原理及相关实验技术的同时，了解了前沿科学技术发展，提升自身适应现代科学技术高速发展的科学思维能力、创造创新能力和理论联系实际等能力，为创新型人才的培养奠定了基础.

1 海森堡不确定性原理

(1)

下面将根据式(1)，通过光场量子化介绍正交算符并验证其不确定关系.

2 量子正交算符不确定关系的验证

光具有波粒二象性，经典哈密顿量表示为[10]

(2)

(3)

(4)

(5)

其中

(6)

(7)

根据式(5)和式(6)可知：

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

由此……