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2023年02月05日
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2023年01月20日
- 全部过刊
2023, 72 (5): 050301.
出版时间: 2023-03-05
摘要 +
量子非局域关联是量子理论最基础的特征之一. “X”态作为实验中常见的一种量子态, 因其在演化过程中仍保持“X”形的稳定性, 而被广泛应用于开放量子系统的研究中. 利用Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH)不等式, 在Markov环境这种典型的开放量子系统下, 研究了两种通过局部变换操作所关联的“X”态在振幅阻尼环境和相位阻尼环境中量子非局域检验结果随时间的演化情况. 研究结果表明, 在相位阻尼环境中, 随着演化时间的增加, 两种“X”态具有相同的CHSH不等式检验结果. 在振幅阻尼环境中, 利用局部变换操作得到的“X”态, 可获得较长的成功进行量子非局域关联检验的演化时间. 最后, 详细给出了两种类型“X”态在相位阻尼环境和振幅阻尼环境中成功进行量子非局域关联检验的保真度范围.
摘要 +
高斯玻色采样是实现量子计算优势的主要途径之一, 同时也有望应用于加速稠密子图、量子化学等问题. 然而, 实验中必不可少的噪声却可能阻碍高斯玻色采样的量子优势. 此前的研究主要关注于光子损失和光子非全同噪声. 本文通过数值模拟研究了另一种噪声—光源相位噪声对高斯玻色采样的影响. 采用蒙特卡罗方法近似计算相位噪声下高斯玻色采样的输出概率分布, 发现随着探测光子数的增加, 相位噪声带来的误差逐渐加大. 同时, 相位噪声会导致采样出大概率样本的能力, 即HOG (heavy output generation)值显著降低. 最后发现, 在输入平均光子数相同时, 有光子损失的高斯玻色采样相比无损失情形对于相位噪声有更大的容忍性. 本文的研究有助于大规模高斯玻色采样中更好地抑制相位噪声.
摘要 +
往返式离散调制连续变量量子密钥分发, 无需使用两台独立的激光器也能本地生成本振光, 并且信号光与本振光均来自于同一台激光器, 在有效保证系统实际安全性的同时, 具有较好的同频特性. 此外, 该方案与高效纠错码具有良好的兼容性, 即使在低信噪比情况下也能获得较高的协商效率. 然而, 基于非可信信源模型的往返式光路结构存在较大的过噪声, 严重限制离散调制方案的最大传输距离. 针对这个问题, 本文提出基于非高斯态区分探测的往返式离散调制连续变量量子密钥分发方案, 即在探测端部署非高斯态区分探测器, 采用自适应测量方法并结合贝叶斯推论, 可以在满足低于标准量子极限错误概率的情况下无条件区分出基于四态离散调制的四种非正交相干态. 本文详细分析了所提出的基于非高斯态区分探测的往返式离散调制连续变量量子密钥分发方案的安全性, 包括渐近情况与有限长效应情况. 仿真结果表明所提出的方案相比于原始方案, 即使在有信源噪声的情况下, 其密钥率与最大传输距离仍然有明显的提升. 这些结果表明本方案能够有效降低往返式离散调制连续变量量子密钥分发方案中非可信信源噪声对方案性能的负面影响, 在保证系统实际安全性的同时, 实现更高效、更远传输距离的量子密钥分发.
摘要 +
声波在饱含流体孔隙介质中的传播特性与流体的黏滞性及孔隙介质的非均匀性密切相关. 本文在Biot理论基础上, 考虑了孔隙流体的剪切应力及孔隙结构的非均匀性, 采用含黏性流体孔隙介质中的波动理论, 研究了孔隙介质中四种体波的频散和衰减特性, 分析了慢横波对快纵波转换散射的影响, 进一步推导了孔隙地层井孔中的模式波及其声场的解析解, 研究了非均匀孔隙介质中井孔模式波和波列的特征. 研究结果表明, 含黏性流体孔隙介质中存在慢横波, 慢横波的频散很强, 其传播特征受到介质孔隙度、渗透率及孔隙流体黏度的影响. 在非均匀孔隙介质中, 与慢横波相关的剪切应力平衡过程不仅导致快纵波的频散和衰减, 还会影响井孔伪瑞利波及斯通利波的传播特征. 本文的工作完善了孔隙介质中声波传播的物理机制, 为孔隙地层井孔声波的解释与应用提供了理论指导.
摘要 +
稀有事例探测是近几年热门的粒子物理前沿课题, 如暗物质、无中微子双贝塔衰变、中微子-核子相干弹性散射等实验都在逐渐被规划和实施. 进行稀有事例探测要求探测器有极佳的性能, 同时对环境本底有很高的要求, 因此探测器和相关材料的选择是稀有事例探测的一个重要课题. 液氩因为成本低、闪烁性能好、体积限制较小等优势成为稀有事例探测器的一种重要介质. 经过几十年的发展, 单相液氩闪烁体探测器和两相氩时间投影室成为两种常见的液氩探测器类型, 并开始被国内外各实验组应用于稀有事例探测实验中. 本文首先对两种常见的液氩探测器的原理和特性进行介绍, 然后详细介绍国内外相关稀有事例探测实验组对液氩探测器的研究和应用现状以及未来规划, 最后讨论未来液氩探测器在稀有事例探测中的应用前景和优化方向.
摘要 +
Rb同位素分析在地质探索和环境监测中具有重要应用价值. 本文基于可调谐激光吸收光谱技术, 通过热分解的样品处理方式, 搭建了一套Rb同位素吸收光谱测量装置, 实现了Rb同位素比稳定测量. 并通过新型多微管阵列结构设计原子发生器, 增强了其原子束准直能力, 有效抑制了光谱的多普勒效应, 提高Rb同位素光谱分辨率. 装置选用钽金属制作6 mm口径的高温原子发生器, 内部堆叠1 mm口径微管阵列, 发生器经电阻加热最高可达3000 ℃. 实验通过高温(600 ℃)催化Rb2CO3样品释放气态Rb原子, 同步利用探测激光通过Rb原子进行测量, 获得高分辨率Rb原子吸收光谱, 结合谱线参数反演获得自然丰度Rb2CO3样品中Rb同位素比(85Rb∶87Rb)为2.441±0.02, 探测误差为5.9%, 87Rb检测极限达1.76‰ (3σ). 实验结果表明, 相较于传统的单管结构, 采用多微管阵列结构进行测量时, Rb原子谱线展宽降低了约450 MHz (半高全宽), 可有效区分Rb同位素的吸收光谱特征. 多微管阵列结构的原子化装置与可调谐吸收光谱技术结合, 在固体金属检测领域具有探测精度高、光谱分辨能力强的优势, 为同位素丰度测量分析提供了可能, 具有广阔的应用前景.
摘要 +
在过去20年里, 激光技术的发展使阿秒科学成为一个新的研究领域, 可为量子少体超快演化过程的研究提供新视角. 当前实验室中制备的阿秒脉冲以孤立脉冲或脉冲串的形式被广泛应用于实验研究中, 其超快变化的光场允许人们操控和跟踪电子在原子尺度的运动, 实现对亚飞秒时间尺度电子动力学的实时追踪. 本综述聚焦于阿秒科学的重要组成部分, 即原子分子超快动力学研究的进展. 首先介绍阿秒脉冲的产生和发展, 主要包括高次谐波原理和孤立阿秒脉冲分离方法; 然后系统地介绍阿秒脉冲在原子分子超快动力学研究中的应用, 包括光电离时间延迟、阿秒电荷迁移和非绝热分子动力学等方面; 最后对阿秒脉冲在原子分子超快动力学研究中的应用进行总结和展望.
摘要 +
提出一种在连续金属膜两侧放置对称介质光栅来实现完美吸收的方案. 在银膜厚度为20 nm, 晶格常数为400 nm, 介质折射率为1.46的情况下, 得到最大吸收系数为99.47%. 此时, 吸收谱的线宽为2.53 nm, 品质因子Q为296.06. 研究发现, 在完美吸收时, 入射光的反射和透射受到有效抑制, 吸收系数的相位梯度达到最大. 完美吸收由长程表面等离子激元(LRSPP)决定, 它的电场主要分布在银膜的外侧并形成驻波状, 传输损失很小. 当银膜厚度减小时, 吸收谱线的线宽逐渐减少, 而Q值增大. 当厚度降到12 nm左右时, 得到最小线宽0.98 nm和最大Q值760.0左右. 完美吸收时的锐利吸收曲线和较高的品质因子可用于高灵敏度的微纳米传感器的设计与应用.
摘要 +
随着同步辐射技术的发展和光源相干性的提升, 叠层相干衍射成像(ptychography)得到快速发展. 叠层相干衍射成像算法解决了传统相干衍射成像算法收敛速度较慢、容易陷入局部最优解和算法停滞等问题, 具有成像视场大、算法鲁棒性强、对误差容忍性高、应用范围广等优点, 正成为相干衍射成像领域的热点研究方向. 本文首先介绍了叠层相干衍射成像算法提出的背景; 然后详细总结了叠层相干衍射成像算法的发展脉络、主要的算法流程以及应用场景, 并且介绍了叠层相干衍射成像与人工智能结合的新算法及应用潜力; 最后介绍了叠层相干衍射成像算法具体的并行化实现及常用软件包. 本文有助于建立叠层相干衍射成像领域算法本身、人工智能以及计算方法全局研究视角, 对于促进叠层相干衍射成像方法学的系统发展具有重要的参考意义.
摘要 +
已报道的大多数编码超表面仅利用相位或幅度编码进行电磁波调控, 限制了太赫兹波调控灵活性. 本文提出了一种反射超表面单元, 通过相位编码构造超表面, 在圆极化波入射下获得反射波束分裂和偏转功能, 实现对圆极化波束的灵活调控; 同一超表面单元结构利用幅度编码构造超表面在线极化太赫兹波入射下, 实现空间成像功能. 通过相位编码和幅度编码结合构造超表面, 提高了对太赫兹波操控的灵活性, 该编码超表面构造思路可以为太赫兹器件设计提供一种全新思路.
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