N粒子量子纠缠态的隐形传送

该文提出了一个利用N对二粒子纠缠态作为量子通道实现N粒子纠缠态的隐形传送的方案.发送者对需传送的N粒子量子态与属于自己的纠缠对中的粒子分别进行N次Bell基测量,并将测量结果通过经典通道告诉接受者,接受者根据这些信息对自己拥有的N个粒子进行相应的联合幺正变换,可使这N个粒子处于待发送的原始量子态,从而实现概率为1的量子态的隐形传送.     

N粒子量子态的隐形传送的理论分析

在量子态的隐形传送中,如果要对一个任意N粒子态实现隐形传送,发送者Alice 和接受者Bob 之间须建立一个非局域的2N个纠缠粒子作为量子通道,发送者对需传送的N粒子量子态与属于自己的纠缠对中的粒子分别进行N次Bell基测量,则将有2~(2N)个塌陷态,即有2~(2N)个变换算符,本文推导出变换算符的计算公式,并给出这2~(2N)个变换算符之间的关系,从而使接受者对自己拥有的粒子进行相应的变换大为简便,进一步由变换算符性质分析量子隐形传送的必要条件及成功几率.     

未知三粒子GHZ纠缠态的网络多人控制传送

提出一种多人控制的三粒子GHZ纠缠态的量子隐形传送方案,为了实现传送,Alice需要对自己的三对粒子实施Bell测量并将结果通知Bob,异地的众多监控者对各自的控制位粒子实施Hadamard变换和投影测量.接受者Bob在Alice和所有监控的者发送的经典信息的协助下只需要施行简单的幺正变换就能成功实现量子态的隐形传送,传送过程中任意一个参与者的缺席都将导致传送的失败.     

量子隐形传送态的正交完备基展开与算符变换

由波函数的叠加原理与变换算符出发，以三对任意纠缠的粒子作为量子通道对一个任意的三粒子态实现隐形传送为例，将体系的总量子态按Bell基展开，理论上接受者只需直接对自己拥有的粒子进行相应的变换，可使这三粒子恢复原始量子态，从而实现任意量子态的隐形传送.给出了变换算符与实际操作算符的联系.进一步可得出变换算符可逆是成功实现量子隐形传送的必要条件. 关键词： Bell基展开 隐形传送 变换算符     

通过纠缠交换实现N粒子任意态的概率传态

量子隐形传态的杰出安全特性使其在未来的通讯领域充满潜力.量子力学的不确定性原理和不可克隆定理禁止对量子态进行直接复制,因此,量子隐形传态将量子态划分为经典和量子两部分,信息分别经由经典和量子通道从发送者Alice传递给远方的接收者Bob,根据这两种信息,Bob实行相应操作就可以以一定的几率重建初始传送态.利用一般意义的隐形传态方案,提出一种简便的新方法实现了一个N粒子任意态的概率传态.方法采用N个非最大纠缠的三粒子GHZ态作为量子通道,避免了引入额外的辅助粒子.为了实现传态,Alice将所有粒子分成N份,对第i份的粒子对(i,x_i)实行Bell测量并将结果通过经典通道通知Bob,Bob对粒子(y_i,z_i)进行相应的操作就可以完成第i个粒子信息的传送.当完成N次相似的重复操作后,Bob就可以准确地重建初始传送态.文中以Bell态测量为基本手段,重复的操作同时也降低了实验难度,作为一个特例,文中给出了一个两粒子任意态的传态方案.     

未知高维量子态的概率隐形传送

研究了未知的多维量子态的概率量子隐形传送问题.文中提出利用一个部分的三维两粒子纠缠态作为量子通道,概率传送未知的三维单粒子态的方案;然后通过利用两个部分的三维两粒子纠缠态作为量子通道,又提出了一种概率隐形传送未知的三维两粒子纠缠态的方案.并且对它们进行了推广:通过利用N个部分的d维两粒子纠缠态作为量子通道,可以把这种方案直接推广到未知的d维N粒子纠缠态的概率量子隐形传送.同样地,我们详细地列出了每个接收者所用的各种幺正变换.这样,我们就把未知的两维量子态的概率量子隐形传送问题研究推广到三维或多维量子态的概率量子隐形传送.与先前的研究方案相比,本文所提方案具有下列优点:处理方法不同,具体地说是在隐形传送的过程中所利用的幺正变换形式不同.在我们的方案中,接收者将引进一个具有初态为|0》A的d-维辅助粒子A,幺正变换U2采用d2×d2矩阵形式(对三维量子态来说d=3);而先前方案的接收者引进的是一个具有初态为|0》A的两维辅助粒子A,幺正变换U2采用2d×2d矩阵形式,即实际上就是过去方案的形式.也就是说,他们对其它粒子是进行多维处理,而对接收者引进的辅助粒子A只进行两维处理.     

任意 n 粒子纠缠态的概率传送及其量子逻辑线路

采用n对两粒子非最大纠缠态作为量子通道,使用纠缠交换的方法实现了n粒子任意纠缠态的概率隐形传送。在传输过程中,发送者Alice对自己所拥有的粒子进行贝尔基测量,并将测量结果通过经典通道通知远方的接收者Bob,Bob根据所获取的信息对他的粒子实行相应的幺正变换以恢复原始的粒子信息态,从而成功实现隐形传送。该方案将所有参与传送的粒子划分为n个单元,将对n 1个粒子在2n 1维基下的复杂联合幺正操作分解为n次类似的重复操作,每次重复都是对两个粒子在四维基下的简单操作,大大降低了实验实现的难度。设计了n粒子量子态概率传送的量子逻辑线路,并对每组重复操作的单元线路做了提取。传送成功的总概率为2n∏ni=1ci2。     

量子隐形传态的类簇态信道方案(英文)

提出了利用一个四粒子类簇态来实现一个任意两粒子态的隐形传送方案.如果接受者能根据发送者提供的测量信息对量子态实施一个合适的幺正变换,那么隐形传送就能以一定的概率实现.由于该方案中充当量子信道的是部分纠缠态,因此该方案比以前基于最大纠缠态的方案更具有现实意义.同时研究导出一个重要的结论:可以从一个四粒子类簇态(部分纠缠态)中以一定的概率提取出一个四粒子簇态(最大纠缠态),这个概率等于成功隐形传态的概率.     

四粒子任意纠缠态的控制隐形传输

隐形传送体系的总量子态的实质是完备基展开与变换算符的线性叠加,若变换算符可逆,且为幺正算符,则进行相应的逆幺正变换操作即可实现量子态的隐形传送;若变换算符不可逆,则不能实现任意量子态的隐形传送.本文由变换算符给出四粒子任意纠缠态的控制隐形传输的理论分析,给出控制方对拥有的粒子进行Hadamard门变换与不进行.Hadamard门变换的解释.     

二粒子态控制双向量子隐形传态（英文）

为实现二粒子态的控制双向量子隐形传态,基于张量分析、贝尔基测量和冯·诺依曼测量等方法,提出二粒子态控制双向量子隐形传态的通道准则,准则中,选择九粒子纠缠态为量子通道,并给出任意九粒子纠缠态能否作为量子通道的必要条件.基于该条件,控制者完成冯·诺依曼测量后,通道被分为单通道、双通道、三通道和四通道.以双通道为例进行计算分析,在Alice、Bob和Controller的共同作用下,经冯·诺依曼测量后进行贝尔基测量和对应的幺正变换,最终实现Alice和Bob之间量子态的交换,通过双通道的隐形传输,验证了所提准则的可行性并给出量子通道选择的一般方法.     

无序介质中不同模式的激光辐射与散射体密度的关系

以ZnO粉末无序介质激光为例,在介质增益和光场损耗的条件下研究了光子在无序介质中的无规行走行为.在泵浦光强和体积一定的情况下,运用数值模拟研究了不同频率的光受激辐射对散射体密度的要求;得到了不同散射体密度下激光的辐射谱：当散射体密度大于临界密度时才能有激光辐射产生;当散射体密度进一步增大时,辐射谱中出现更高更窄的分离尖锋.     

基于太赫兹量子阱探测器的太赫兹量子级联激光器发射谱研究

采用一个光谱匹配的太赫兹(THz)量子阱探测器(QWP)研究了一激射频率约为41 THz的THz量子级联激光器(QCL)在不同驱动电流下的发射谱,分析了测量得到的发射谱谱型和谱峰位置,根据测量的发射谱估算了太赫兹量子级联激光器发射功率随驱动电流变化的情况,从而得到了THz QCL激射的电流密度范围及其阈值电流密度.文中还研究了THz QWP在不同温度下对THz QCL 激光辐射的响应特性.研究结果表明,THz QWP在表征THz QCL的发射谱方面是一种很好的探测器,并有望成为未来THz通信中的接收装置. 关键词： 太赫兹量子阱探测器 太赫兹量子级联激光器 太赫兹通信 Fourier变换红外光谱     

高能量激光诱导铝等离子体的发射光谱研究

用钕玻璃激光器 (～ 2 5J)烧蚀铝靶获得等离子体 ,以氩气作为保护气体 ,分析了环境气压、等离子体的观测高度、工作电压、激光功率密度对谱线强度的影响 ,并进行了简短的讨论。实验结果表明 ,环境气压为 88kPa时谱线强度最大 ;相同气压下随着观测高度的增大 ,谱线强度明显减弱 ,在气压为 88kPa观测位置距样品表面 1 5～ 2mm时谱线强度较强 ;并且随着激光工作电压、功率密度的增大 ,谱线强度逐渐提高。     

发射光谱法研究纳秒激光烧蚀硅等离子体特性

利用调Q Nd3+∶YAG激光器三倍频355 nm激光脉冲烧蚀空气环境的硅样品,观测不同脉冲激光能量下产生的等离子体在380～420 nm范围内的时间-空间分辨等离子体发射光谱,观测到在等离子体羽膨胀初期存在N+发射光谱。在局域热力学平衡近似条件下,根据时间-空间分辨等离子体发射光谱计算得到等离子羽体电子温度和电子密度随时间延时存在二次指数衰减变化,等离子体羽体电子温度和电子密度的空间分布近似呈Lorentz分布,发现在确定激光脉冲能量下电子密度空间分布最大值偏离光谱强度最大空间位置并对产生原因进行分析,探讨了等离子体羽参数与激光脉冲能量的关系。     

掺杂硅石纳米粉末的染料随机激光发射

针对染料随机激光器特性与应用研究,讨论了无序介质中荧光粒子和额外散射粒子的发光性质、浓度变化以及颗粒尺寸与随机激光发射阈值之间的关系。采用时域有限差分法直接求解Maxwell方程组及速率方程组的方法,模拟仿真出了相应的发射谱线及浓度变化与激光发射阈值的关系曲线。所设计的样品中Rh6G-SiO2的质量分数为4%,其阈值大小为8.5 J/pulse时,额外微小散射体TiO2的加入对该介质随机激光发射产生的影响很小,可忽略不计。在此基础上,通过进一步模拟分析了处于不同条件和背景下随机激光的阈值特性。     

Comparison research on the laser plasma spectra with and without obvious self-absorption

Characteristics of laser produced Pb plasma were investigated using the spectrograph and the fast photography by an intensified charge coupled device (ICCD) camera. The optical emission spectra and images of the plasma were recorded and analyzed. The clear self-reversed structure can be revealed in the emission spectra of the lead plasma when the target is at 6 mm before the focus of lens. However, the self- absorption can not be observed in the spectra if the target is located at the focus. The electron temperature, the electron number density and the lower level atomic number density were obtained by fitting the experimental spectra at different delay times under the two circumstances. The electron number density and the lower level atomic number density are higher, as the target is at 6 mm before the focus of lens, however the electron temperature is lower as the target is located at the focus, under the same laser energy.     

光子晶体晶粒尺寸和排列结构对随机激光辐射特性的影响

研究了光子晶体对随机激光器的输出特性的调控,并分析了光子晶体的晶粒尺寸和排列结构等对调控作用的影响.对于同一随机介质而言,上下表面用同种材料不同晶粒尺寸的光子晶体覆盖,结果显示:晶粒尺寸合适的光子晶体会使光在系统中来回振荡从而得到很好的放大,使系统中的光与随机增益介质的相互作用加强,激光阈值降低;同时还对激光模式有较强的调制能力,能在一定程度上抑制自发辐射,使之向所需要的频率内辐射.但如果光子晶体的晶粒尺寸与随机增益介质结构匹配不当,则光子晶体对激光模式调制能力较弱,光场能量不能有效地被局域在系统中,系统 关键词： 有限时域差分法 光子晶体 随机激光 辐射特性     

脉冲Nd∶YAG激光诱导钼等离子体UTA辐射特性研究

利用Nd∶YAG激光作用于真空腔内的高纯固体钼(Mo)靶产生等离子体,并测量了不同脉冲激光功率密度下Mo等离子体在2～9 nm范围内的时间积分光谱。基于碰撞辐射平衡模型(CRM)和Cowan程序计算得到不可分辨跃迁峰(UTA)原子光谱数据,并假设谱线展宽为高斯线形,获得了在不同电子温度和电子密度下的理论模拟光谱,模拟光谱与实验光谱吻合的较好。实验与理论研究光谱表明：Mo ⅩⅥ-Mo ⅩⅫ离子的3d-4f不可分辨跃迁峰位于水窗波段,通过控制脉冲激光参数和采用合适的等离子体约束条件,获得水窗辐射波段Mo离子的高丰度布居,有望将激光Mo等离子用于单脉冲活体细胞显微成像水窗光源。     

ZnO粉末中无序激射现象时间分辨的研究

采用抽运-探测时间分辨方法实验研究了半导体材料ZnO纳米颗粒粉末中的无序激射现象.在2 67nm激光的抽运下，通过精确控制抽运光的能量和样品表面的抽运面积，获得了宽度小于1n m的单模无序激射光谱和多峰的多模无序激射光谱.时间分辨的抽运-探测结果显示，此时样 品的上能级寿命仅为几个皮秒，证明了ZnO粉末的单模无序光谱是受激辐射的结果. 关键词： 高散射介质 多重散射 抽运-探测 无序激射     

掺镱硅酸盐激光玻璃的制备与光谱特性分析

采用高温熔融工艺制备了两块组分差别不大的掺镱(Yb3+)硅酸盐激光玻璃.测试出两块玻璃样品的吸收光谱和荧光光谱;计算了Yb3+掺杂玻璃的积分吸收截面、受激发射截面、荧光线宽、能级寿命、最小粒子数、饱和泵浦强度、最小泵浦强度等参数,比较发现样品的吸收截面图与倒易法计算所得的受激发射截面图线型相似,而与F-L法计算所得的受激发射截面图筹别较大,这与理论分析相吻合.两块玻璃样品的吸收光谱的线型基本一致,吸收主峰位于975 nm,次峰位于908 nm,这就说明影响激光玻璃吸收光谱线型的主要因素足玻璃基质的组成.两块玻璃样晶的荧光光谱差别比较大,样品1主峰位于993 nm,次峰位于1 029 nm;样品2主峰位于1 035 nm,次峰位于994nm,差别原因主要在于Yb3+离子的掺杂浓度不同.