二维光量子阱共振隧穿光谱特性的改善

用时域有限差分法研究了光子晶体量子阱中的量子化能态.研究发现,开腔与闭腔光量子阱结构共振透射峰的数目相同,位置几乎不变,但闭腔光量子阱出射光强更强,透射率更大,频率选择性更好,品质因子Q值更高.同时计算了开腔和闭腔光量子阱光场分布,结果表明,开腔光量子阱为行波阱,闭腔光量子阱为驻波阱,充分证实了闭腔光量子阱更能束缚光场的设想,对其作用机理进行了探讨.     

量子阱共振腔增强型光电探测器的高功率特性

通过测量1.55 μm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电流随反向电压和光功率的变化关系,以及模拟能带结构、电场分布等特性,研究了量子阱共振腔增强型光电探测器的高功率特性.分析了光电流的产生机制,测量了1.064 μm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应,模拟了具有不同势垒高度的量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应.从实验和模拟两方面证明了量子阱的势垒高度是影响量子阱共振腔增强型光电探测器高功率特性的最主要因素.     

量子阱共振腔增强型光电探测器的高功率特性

通过测量1．55Mm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电流随反向电压和光功率的变化关系,以及模拟能带结构、电场分布等特性,研究了量子阱共振腔增强型光电探测器的高功率特性．分析了光电流的产生机制,测量了1．064μm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应,模拟了具有不同势垒高度的量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应．从实验和模拟两方面证明了量子阱的势垒高度是影响量子阱共振腔增强型光电探测器高功率特性的最主要因素．     

高精细度光学微腔中原子的偶极俘获

利用梯度光场产生的光学偶极力对原子的作用是实现原子俘获的重要途径.分析高精细 度光学微腔中的偶极阱，讨论了由腔内驻波场、侧向和横向约束光构成光学势阱的特性，说 明在高精细度光学微腔中可以产生尺度为亚微米，阱深为mK量级的纯光学阱，并获得单原子 与光场的强耦合作用.还讨论了激光线宽对微腔中偶极阱阱深的影响. 关键词： 光学微腔 偶极俘获 单原子     

应变多量子阱激光器的阱数与腔长

本文从理论上分析计算并给出了应变多量子阱激光器阱数与腔长的优化设计结果.考虑到多生子阱阱区的注入不均匀性,提出了一种新的分析和计算方法.以1.55μmInGaAs(P)1.5%压缩应变多量子阱激光器为例,最佳的阱数为4个,最佳腔长为500μm左右.     

高速调制响应垂直腔面发射激光器中的微腔效应

应用微腔物理和量子阱物理，计算了量子阱垂直腔面发射激光器的自发发射谱和自发发射寿命，通过对半导体激光器传输函数的研究，发现缩短自发发射寿命是垂直腔面发射激光器实现高速调制响应的主要原因.     

ZnSe-CdZnse多量子阱光双稳器件的研制

本文采用电化学选择性腐蚀工艺对GaAs衬底蚀孔,在其上获得了大面积具有光滑表面的Ⅱ-Ⅵ族半导体多量子阱外延膜.通过在其表面蒸镀反射膜,制成了高质量的F-P腔,制备出ZnSe-CdZnSe多量子阱F-P腔光双稳器件.     

金属有机化学气相外延生长1310nm偏振无关混合应变量子阱半导体光放大器研究

采用低压金属有机化学气相外延设备进行了1.3μm压应变量子阱材料、张应变量子阱材料和混合应变量子阱材料的生长研究.通过x射线双晶衍射和光致发光谱对生长材料进行测试和分析.基于四个压应变量子阱和三个张应变量子阱交替生长的混合应变量子阱（4CW3TW）结构有源区，并采用7°斜腔脊型波导结构以有效抑制腔面反射，经蒸镀减反膜后，半导体光放大器光纤光纤小信号增益达21.5dB，在1280—1340nm波长范围内偏振灵敏度小于0.6dB. 关键词： 偏振无关 应变量子阱 半导体光放大器 减反膜     

Si杂质扩散诱导InGaAs/AlGaAs量子阱混杂的研究（英文）

光学灾变损伤(COD)常发生于量子阱半导体激光器的前腔面处,极大地影响了激光器的出光功率及寿命。通过杂质诱导量子阱混杂技术使腔面区波长蓝移来制备非吸收窗口是抑制腔面COD的有效手段,也是一种高效率、低成本方法。本文选择了Si杂质作为量子阱混杂的诱导源,使用金属有机化学气相沉积设备生长了InGaAs/AlGaAs量子阱半导体激光器外延结构、Si杂质扩散层及Si 3 N 4保护层。热退火处理后,Si杂质扩散诱导量子阱区和垒区材料互扩散,量子阱禁带变宽,输出波长发生蓝移。退火会影响外延片的表面形貌,而表面形貌则可能会影响后续封装工艺中电极的制备。结合光学显微镜及光致发光谱的测试结果,得到825℃/2 h退火条件下约93 nm的最大波长蓝移量,也证明退火对表面形貌的改变,不会影响波长蓝移效果及后续电极工艺。     

ZnSe－CdZnse多量子阱光双稳器件的研制

本文采用电化学选择性腐蚀工艺对ＧａＡｓ衬底蚀孔，在其上获得了大面积具有光滑表面的Ⅱ－Ⅵ族半导体多量子阱外延膜．通过在其表面蒸镀反射膜，制成了高质量的Ｆ－Ｐ腔，制备出ＺｎＳｅ－ＣｄＺｎＳｅ多量子阱Ｆ－Ｐ腔光双稳器件．     

Dual-Color Quantum Dot–Encoded Nanoprobe for DNA Assays and Cell Imaging

In this article, a novel dual-color quantum dot–encoded fluorescent nanoprobe was prepared by the reverse microemulsion method and layer-by-layer assembly method. First, red fluorescence–emitting CdTe quantum dots were encapsulated in silica nanoparticles by the reverse microemulsion method. Yellow fluorescence–emitting quantum dots were deposited on the surface of silica nanoparticles to form a dual-color quantum dot@silica beads/quantum dot nanoprobe. Then capture DNA was linked to a QSQ nanoprobe via covalent bonding. We utilized the quantum dot@silica beads/quantum dot nanoprobe to capture and detect the mutant BRAF DNA sequence through the competitive immunoassay method. The resulting quantum dot@silica beads/quantum dot nanoprobe-capture DNA conjugates showed sequence-specific hybridization with target DNA. Furthermore, a multispectral imaging system was utilized to distinguish the quantum dot optical code in the quantum dot@silica beads/quantum dot nanoprobe. The quantum dot@silica beads/quantum dot nanoprobe was used in human osteoblast-like HepG2 cell imaging. The proposed quantum dot@silica beads/quantum dot nanoprobe and decoding analysis method could be used for targeting imaging, biological assays, and early detection of cancer.     

广义量子干涉原理及对偶量子计算机

我们综述最近提出的广义量子干涉原理及其在量子计算中的应用.广义量子干涉原理是对狄拉克单光子干涉原理的具体化和多光子推广,不但对像原子这样的紧致的量子力学体系适用,而且适用于几个独立的光子这样的松散量子体系.利用广义量子干涉原理,许多引起争议的问题都可以得到合理的解释,例如两个以上的单光子的干涉等问题.从广义量子干涉原理来看双光子或者多光子的干涉就是双光子和双光子自身的干涉,多光子和多光子自身的干涉.广义量子干涉原理可以利用多组分量子力学体系的广义Feynman积分表示,可以定量地计算.基于这个原理我们提出了一种新的计算机,波粒二象计算机,又称为对偶计算机.在原理上对偶计算机超越了经典的计算机和现有的量子计算机.在对偶计算机中,计算机的波函数被分成若干个子波并使其通过不同的路径,在这些路径上进行不同的量子计算门操作,而后这些子波重新合并产生干涉从而给出计算结果.除了量子计算机具有的量子平行性外,对偶计算机还具有对偶平行性.形象地说,对偶计算机是一台通过多狭缝的运动着的量子计算机,在不同的狭缝进行不同的量子操作,实现对偶平行性.目前已经建立起严格的对偶量子计算机的数学理论,为今后的进一步发展打下了基础.本文着重从物理的角度去综述广义量子干涉原理和对偶计算机.现在的研究已经证明,一台d狭缝的n比特的对偶计算机等同与一个n比特+一个d比特(qudit)的普通量子计算机,证明了对偶计算机具有比量子计算机更强大的能力.这样,我们可以使用一台具有n+log<,2>d个比特的普通量子计算机去模拟一个d狭缝的n比特对偶计算机,省去了研制运动量子计算机的巨大的技术上的障碍.我们把这种量子计算机的运行模式称为对偶计算模式,或简称为对偶模式.利用这一联系反过来可以帮助我们理解广义量子干涉原理,因为在量子计算机中一切计算都是普通的量子力学所允许的量子操作,因此广义量子干涉原理就是普通的量子力学体系所允许的原理,而这个原理只是是在多体量子力学体系中才会表现出来.对偶计算机是一种新式的计算机,里面有许多问题期待研究和发展,同时也充满了机会.在对偶计算机中,除了幺正操作外.还可以允许非幺正操作,几乎包括我们可以想到的任何操作,我们称之为对偶门操作或者广义量子门操作.目前这已经引起了数学家的注意,并给出了广义量子门操作的一些数学性质.此外,利用量子计算机和对偶计算机的联系,可以将许多经典计算机的算法移植到量子计算机中,经过改造成为量子算法.由于对偶计算机中的演化是非幺正的,对偶量子计算机将可能在开放量子力学的体系的研究中起到重要的作用.     

巯基丙酸分子对CdSe核壳量子点和 ZnO纳米粒子薄膜之间电荷转移的影响

通过稳态光谱和时间分辨荧光光谱研究了巯基丙酸(MPA)分子对由量子点到ZnO纳米粒子薄膜的电荷转移过程的影响。研究发现,相对于CdSe纳米粒子薄膜样品,没有MPA分子参与作用的CdSe/ZnO薄膜样品和有MPA分子连接的CdSe/MPA/ZnO薄膜样品中都存在从CdSe量子点到ZnO纳米粒子薄膜的有效电荷分离过程,但是相对于CdSe/ZnO样品, CdSe/MPA/ZnO样品中电荷转移速率明显变小。这表明MPA分子本身它并不能促进CdSe到ZnO电荷分离过程,因此可以认为用金属氧化物薄膜直接吸附量子点吸收材料,将能获得高功率转换效率的量子点敏化太阳能电池。     

基于明胶制备碳量子点及其光学性能的研究

通过水热法采用热解明胶制备出有蓝色荧光的碳量子点,并通过单因素优化实验对制备碳量子点的温度、时间进行优化以选择出制备碳量子点的最佳条件,结果表明在水热反应温度为200 ℃,反应时间为6 h时制备的碳量子点的荧光性能最强。同时,利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、Ｘ射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV)及荧光光谱(PL)等手段对最佳条件下制备的碳量子点进行测试与表征,结果表明,该方法制备的碳量子点量子产率为39.4%,与不掺杂的碳量子点相比其量子产率相对较高,这可能是因为有N元素的存在使得量子产率有所提高;所制备的碳量子点不仅具有丰富的含氧官能团而且抗光漂白性能良好,形态主要是均匀分散的球形,没有明显的晶格条纹,这与相关文献报道的碳量子点的形态相一致,其在250～300 nm有较弱的吸收,但无明显的特征吸收峰,这可能是由于C=O基团的n-π*跃迁引起的;此外,还讨论了氙灯照射时间、pH、碳量子点浓度、不同类型溶剂及离子强度等因素对碳量子点荧光性能的影响,研究结果表明,氙灯照射时间及离子强度对碳量子点荧光性能几乎无影响,在过酸或过碱的条件下其荧光强度相对较弱,原因可能是在过酸或过碱的条件下发生质子化或非质子化的作用导致其荧光强度减弱;且碳量子点溶液随着其浓度的增加,荧光强度先增加后减小;而对于溶剂类型而言,其在极性溶剂中的荧光强度大于其在非极性溶剂中的荧光强度,说明该方法制备的碳量子点具有良好的水溶性。     

基于保真度的量子信令最佳帧长算法

为了解决量子信令的最佳帧长问题,本文提出了一种基于保真度的量子信令最佳帧长的算法.根据量子信令收发模型,定义了一个由若干量子态组成的量子信令的联合保真度,并通过计算链路的有效利用率而得出最佳帧长的算法.仿真结果与理论分析完全相符,从而表明本文提出的最佳帧长算法稳定、易行,可以应用到复杂多变的实际环境中.     

Experimental investigations of the problem of the quantum jump with the help of superconductor nanostructures

The quantum theory, that we now know, arose in the process of sharp disputes between its creators. One of the results of these disputes was the emergence in recent years of fundamentally new areas of investigation and technology – quantum information and quantum computing. One of the subjects of controversy between the creators of quantum theory was the quantum jump. We draw the attention to the possibility of experimental investigation of this problem with the help of quantum superconductor nanostructures. The first results of experiments are presented, the paradoxicality of which indicates the relevance of the problem.     

球型量子点量子比特的声子退相干效应

采用求解能量本征方程、幺正变换及变分相结合的方法,研究声子效应对球型量子点中电子-声子系（极化子）能量、量子比特性质的影响。数值计算表明,能量随量子点尺寸的增大而减小,说明量子点具有明显的量子尺寸效应;当考虑声子效应时,能量、量子比特的振荡周期均减小,说明声子效应使得量子比特的相干性减弱;且量子比特内各空间点的概率密度均随时间做周期性振荡,不同空间点的概率密度随径向坐标和角坐标的变化而变化。     

Ion trapping for quantum information processing

In this paper we have reviewed the recent progresses on the ion trapping for quantum information processing and quantum computation. We have first discussed the basic principle of quantum information theory and then focused on ion trapping for quantum information processing. Many variations, especially the techniques of ion chips, have been investigated since the original ion trap quantum computation scheme was proposed. Full two-dimensional control of multiple ions on an ion chip is promising for the realization of scalable ion trap quantum computation and the implementation of quantum networks.      

CdSe量子点膨润土复合材料的制备与表征

首先以CdCl₂·2.5H₂O、SeO₂和NaBH₄为反应物,制备巯基丁二酸稳定的CdSe量子点。然后将有机膨润土与CdSe量子点溶液混合并充分搅拌,制备负载CdSe量子点的膨润土发光材料,用荧光光谱、扫描电镜和X射线粉末衍射等分析测试手段对所得材料的光谱性能与微观结构进行表征。光谱分析表明,量子点膨润土复合材料的发光颜色与量子点溶液非常一致;X射线光电子能谱分析表明,复合后的材料中含有Cd 和 Se两种元素;此外,在量子点膨润土复合材料X射线粉末衍射谱中可见CdSe量子点（111）、（220）及（331）3个晶面的衍射峰,2θ=4.3°处出现膨润土（001）衍射峰。数据表明,在制备的CdSe量子点膨润土复合材料中,量子点和膨润土的结构都没有改变。     

球型量子点量子比特的声子退相干效应

采用求解能量本征方程、幺正变换及变分相结合的方法,研究声子效应对球型量子点中电子-声子系（极化子）能量、量子比特性质的影响。数值计算表明,能量随量子点尺寸的增大而减小,说明量子点具有明显的量子尺寸效应;当考虑声子效应时,能量、量子比特的振荡周期均减小,说明声子效应使得量子比特的相干性减弱;且量子比特内各空间点的概率密度均随时间做周期性振荡,不同空间点的概率密度随径向坐标和角坐标的变化而变化。