CRIB技术光量子态存储中初始原子谱对效率和时间的影响

在二能级原子系统里应用光子回声CRIB技术存储光量子态的过程中,最初原子谱分布这个因素不仅影响存储效率而且还影响存储时间,我们研究了两种特殊初始原子谱分布:拉普拉斯分布和高斯分布,并且分析了存储效率和存储时间的关系。     

在非对称光腔中利用CRIB技术进行光量子态存储

本文提出了一个在光腔中利用可控逆非均匀展宽技术实现高效的量子存储方案.当光场在光腔中每次往返的吸收与透射到光腔中光场强度完全一样时(阻抗匹配条件),发现进入光腔中的光场可以完全被非均匀展宽原子系综吸收.通过计算得到无论是向前读取还是向后读取的方案,量子存储效率在光深度很小时都可以达到1.若没有光腔100％的存储效率仅仅只有在光深度无穷大时才能得到.在光深度很小时就能达到高效的量子存储在实验上非常容易实现.因此该方案为实验上实现高效的量子存储提供一个确实可行的方法.     

在光腔中利用自然非均匀展宽的原子系综进行光量子态存储

在非对称的光腔中,我们提出了一个利用自然非均匀展宽的原子系综实现高效量子存储方案.在这个存储方案里我们使用了类似于传统光子回声技术中强π脉冲,而不是烧孔技术.这使得我们的方案可以在更多的材料体系中实现.在阻抗匹配的条件下,我们发现进入光腔的光脉冲可以完全被原子系综吸收.而且在光深度很小时,量子存储效率就可以达到1.     

光子回声量子存储器中非均匀展宽频谱对存储效率的影响

本文提出了一个利用光子回声技术探究非均匀展宽频谱线形(如高斯、洛伦兹分布)对存储效率影响的简捷方法。我们发现当信号光脉冲的持续时间与介质频谱线宽的乘积远大于1时,可将分布函数的傅里叶变换近似成狄拉克函数,使得研究非均匀展宽频谱对存储效率的影响变得非常容易;通过计算发现不同线形分布达到最佳存储效率的光学深度有所不同,频谱线形趋于均匀时达到最优存储效率的存储介质光学深度最小。该研究对实验上实现最优化光量子态存储具有指导意义。     

基于光量子态避错及容错传输的量子通信

量子通信以量子态为信息载体在远距离的通信各方之间传递信息,因此量子态的传输和远距离共享是量子通信的首要步骤.信道噪声不仅会影响通信效率还可能被窃听者利用从而威胁通信安全,对抗信道噪声是实现安全高效量子通信亟需解决的问题.本文介绍基于光量子态的两类对抗信道噪声的实用方法——量子态的避错传输和容错的量子通信,包括对抗噪声的基本原理和两种方法的代表性方案,并从资源消耗和可操作性的角度分析了方案的实用价值.     

二能级原子体系的二项式态

本文引进二能级原子体系能够的产生二项式分布的二项式态,讨论了它的产生及其压缩、反聚束和亚泊松统计特性,在一定的极限下,二项式态趋于Glauber相干态,此时二项式分布也趋于泊松分布。这一极限使体系的一切非经典效应消失。同时采用Bloch矢量模型讨论了单原子一般二项式态的量子特性。最后把原子体系的二项式态与玻色子体系的二项式态作了比较,并指出二能级原子体系中并不能产生玻色子二项式态。 关键词：     

利用光子回声技术对光的相干态进行存储的研究

具备有效存储和读取光的相干态的能力是实现连续变量量子信息存储的关键。本文研究了利用混合光子回声技术对光场的相干态进行存储和读取。光量子态被记录在原子系综的基态的两个相干能级中从而实现长时间的量子态存储。考虑到由于原子退相干的噪声效应,我们发现在目前可实现的技术条件下存储保真度仍然高于保真度阈值2/3。我们的研究为实现高效准确的基于量子回声技术的光量子态存储提供了一些切实可行的实践指导。     

相干态和压缩态光场与二能级原子相互作用的演化特性

本文着重讨论了在相干态、压缩态光场与二能级原子的相互作用中某些物理量的演化特性.并找出了几种具有实际意义的压缩效应的演化过程.     

基于光谱分析方法的光引发剂量子效率评估

基于光谱学和Beer-Lambert定律,提出了一种评估光引发剂量子效率的新模型和方法,并给出了有关的理论分析.研究通过增加曝光厚度的方法,测定了光引发剂1173(HMPP)曝光过程中的吸收光谱,根据吸收光谱的特征峰值随曝光时间的变化速率与评估模型,获得相应的量子效率.研究结果表明:光引发剂1173在247 nm和285 nm处存在两个吸收峰;主吸收峰(247 nm)的量子效率为0.278%;实验结果与理论分析一致.     

基于光谱分析方法的光引发剂量子效率评估

基于光谱学和Beer-Lambert定律,提出了一种评估光引发剂量子效率的新模型和方法,并给出了有关的理论分析.研究通过增加曝光厚度的方法,测定了光引发剂1 173（HMPP）曝光过程中的吸收光谱,根据吸收光谱的特征峰值随曝光时间的变化速率与评估模型,获得相应的量子效率.研究结果表明：光引发剂1 173在247 nm和285 nm处存在两个吸收峰|主吸收峰（247 nm）的量子效率为0.278%|实验结果与理论分析一致.     

LED作为量子效率仪中单色光的可行性研究

随着LED技术的不断进步,已发展出多种波长的大功率LED,不用昂贵的单色仪,而采用各种波长的LED作为单色光来制造量子效率仪;也不需要旋转滤色片轮切换滤色片来避免光栅单色仪中高级次光谱的影响。LED作为单色光,可实现无机械运动、测量速度快、故障率低的优点。多只LED焊接在PCB上形成离散型光源,无法采用常规的椭球面反射镜、透镜或凹面反射镜进行汇聚。采用高反射率反射镜片制备成锥形光导管,将离散型光源发出的光汇聚为一个小光斑,可以很好地解决离散型光源汇聚难的问题,同时实现了高的光利用率。通过测量LED的波峰值、半峰宽和稳定性,并与传统的卤素灯和氙灯为光源的传统量子效率仪进行比较,发现单色光的波峰值与量子效率的测量准确性是正相关的,波峰值越高,测量的准确性越高;半峰宽在5.1~9.5 nm范围内,半峰宽对测量的准确性没有影响。采用LED、卤素灯和氙灯量子效率仪分别测试同一块太阳电池的量子效率,计算相同波段的积分电流,与世界先进的氙灯量子效率仪相比,相对偏差为0.34%,与卤素灯量子效率仪的相当,说明半峰宽在5.1~55.7 nm范围内,测量准确性与半峰宽无明显的相关性;LED的不稳定度为0.4%,介于氙灯和卤素灯之间。从这几个方面来看,LED是可以作为单色光用于量子效率的测试。     

基于相关光子的单光子探测器量子效率测量系统

为准确测量近红外波段单光子探测器量子效率,搭建了基于自发参量下转换效应的测量系统.系统利用中心波长为518nm的脉冲激光泵浦周期极化磷酸氧钛钾晶体,通过自发参量下转换过程产生相关光子对,分别测量了Si和InGaAs雪崩光电二极管单光子探测器在778nm和1 550nm波长点的量子效率,并对测量不确定度进行了分析.实验表明,该装置可以测量近红外单光子探测器量子效率参量,测量不确定度均优于1%.     

基于相位调制偏振态QKD系统的量子信道校正发送方案

提出了一种基于相位调制偏振态QKD系统的量子信道校正发送的新方案—采用波导型相位调制器研制成电控连续可调光学相移器,它可随相位调制器输入电压的连续改变而产生连续的相移,从而控制输出的偏振态;在其前放置一个半波片,即可校正接收端偏振态量子态在信道中所发生的改变,从而保证信道传送密钥的可用性.通过理论推导和实验研究验证了基于相位调制偏振态QKD系统的量子信道校正发送方案的核心部件的可行性.由于本方案能实现高速调制（GHz）,为解决光纤传输的偏振编码QKD系统中偏振态漂移问题提供了一种新的途径.     

基于压缩光的量子激光雷达技术

利用Wigner函数对真空态、单光子态、压缩态在相空间的噪声分布进行仿真,并系统分析了基于压缩光的量子相干激光雷达和压缩光注入式量子激光雷达.研究表明,相比经典激光雷达,较高压缩度有利于量子相干激光雷达探测信噪比的提升,理论上8dB的压缩度可以使信噪比提高6.25倍;而压缩光注入式量子激光雷达系统的空间分辨率主要取决于真空压缩光的压缩度和无噪声相敏放大系统的增益.由于压缩光对探测信噪比的提升作用,量子激光雷达在微弱信号探测和高分辨率成像领域具有显著优势.     

Quantum Computer Algorithm for Parity Determination Based on Quantum Counting

A new quantum computer algorithm is proposed for determining the parity of function f(x) by using quantum counting algorithm. The parity of function f(x) can be determined by counting exactly the number of satisfying f(x)=−1, which is equivalent to determine the number of solutions, M, to an N item search problem. The algorithm can be accomplished in time of order .