量子相干

量子相干不仅是量子力学中的一个基本概念,同时也是重要的量子信息处理的物理资源.随着基于资源理论框架的量子相干度量方案的提出,量子相干度的量化研究成为近年来人们关注的一个热点问题.量子相干作为一种物理资源也十分脆弱,极容易受到环境噪声的影响而产生退相干,因此开放系统中的量子相干演化和保持也是人们广泛关注的课题.另外,量子相干在量子多体系统、量子热动力学、量子生物学等领域也有着潜在的应用价值.本文介绍量子相干度量的资源理论框架和基于该框架定义的相对熵相干性、l1范数相干性、基于量子纠缠的相干性、基于凸顶结构的相干性和相干鲁棒性等量子相干度量函数,概述开放系统中量子相干演化的动力学行为、典型信道的量子相干产生和破坏能力以及量子相干的冻结等现象,同时例举量子相干在Deutsch-Jozsa算法、Grover算法以及量子多体系统相变问题研究等方面的重要应用.量子相干研究仍处于快速发展之中,期望本综述能为该领域的发展带来启示.     

量子点腔非谐振耦合系统纯退相干的特性及应用

采用非相干泵浦、受激辐射和纯退相干的量子主方程研究了量子点腔耦合系统,得出腔与量子点发射光谱解析解.理论分析显示,在非谐振耦合系统中纯退相干能使腔发射谱产生明显的移位效应,从而可以解释"非谐振耦合腔有效发射"效应.为了进一步研究纯退相干在量子点腔耦合系统上的应用,引入了系统有效耦合率和单光子源效率,并通过比较有效耦合率...     

编者按

<正>量子相干是量子态的基本特性,也是量子叠加原理的客观体现,保持长时间的量子相干是实现量子计算的基本要求.量子相干的研究由来已久,近来,特别是量子相干度量的提出,以及将量子资源理论引入到量子相干的研究中来,人们对量子相干的研究热情被极大地激活,并产生了大量的新研究结果,使得人们对量子相干的认识进一步加深,明晰了量子相干与量子纠缠之间的关系.为帮助读者了解这方面的最新进展,推动量子相干方面的     

异核AX、AX2和AX3体系多量子相干弛豫时间的直接测量

本文第一章系统地阐述了多量子NMR的基本理论,以及研究多量子相干弛豫的重要意义;评述了多量子相干弛豫研究的最新进展及多量子相干弛豫时间的测量方法。     

热场动力学理论中的Husimi分布函数及Wehrl熵的研究

利用量子相空间技术和信息熵理论,研究了热场动力学理论中量子纯态与相应混合态的Husimi分布函数及Wehrl熵的一致性问题.结果表明,热相干态与相应混合态的Husimi分布函数及Wehrl熵完全相同,支持了热场动力学理论.且热相干态的Wehrl熵与平移因子无关,故在热相干态中,量子系统的可观测量的量子涨落及不确定关系也与平移因子无关.     

核磁共振中多量子相干扩散行为的理论表述和计算机模拟

改进了Warren所提出的CRAZED脉冲序列以研究分子间多量子相干的扩散过程 ,讨论了利用核磁共振测量分子内和分子间多量子相干表观自扩散系数的理论表述 ,采用粒子的随机行走模型模拟其扩散行为 .在短脉冲近似和长脉冲梯度场两种实验条件下 ,分别获得了因扩散引起的不同相干阶数的相对信号衰减强度随梯度场脉冲间隔时间的变化曲线 ,由此得到分子内多量子相干和分子间多量子相干的表观扩散率与溶液分子扩散系数的关系 .还将计算机模拟结果与理论预测进行分析和比较 ,发现二者能很好地吻合 .研究结果表明 ,分子间多量子相干的表观扩散率与常规的分子内多量子相干的表观扩散率明显不同 ,因此 ,分子间多量子相干的表观扩散率可能提供一种新的核磁共振成像的对比度机理     

级联动力学退耦合与无消相干子空间实现量子计算

量子计算与量子信息过程中一个最主要的障碍量子消相干问题.克服量子消相干的策略,一般可以分为两大类方式:量子编码和动力学控制.近年来,无消相干子空间的量子编码以其能够有效的避免消相干过程得到了人们的广泛关注,在理论和实验上都取得了较大的进展.另外,利用强快脉冲实现量子系统与环境的动力学退耦合也可以有效的压缩消相干过程,动力学退耦合的噪声控制形式也得到了广泛研究.本文利用强快脉冲实现量子比特与环境的部分退耦合,然后用两个量子比特编码到无消相干子空间,从而可以克服系统与环境的一般耦合带来的消相干.另外,我们考虑了量子比特之间的相互作用,两个量子比特的耦合会导致量子信息在量子比特之间的非控制流动,使量子计算失败.我们利用对两个量子比特实行非同步的脉冲控制,使编码的量子态在比特间固有相互作用影响下保持稳定.我们给出了一维比特串结构的量子计算机模型,每个计算单元内包括三个逻辑比特,每个逻辑比特采用不同的脉冲控制保护量子比特态的稳定.通过调节控制脉冲,有顺序的"打开"不同的相互作用,可以得到普适的逻辑门组,从而实现了可扩展、容错的普适量子计算机.     

基于数字非线性锁相环的相干态相位估计

基于量子理论获取相位参数的导航机制,理论上可以突破经典物理极限对导航精度的限制.利用量子零拍探测对相干态光场相位进行测量时,通常需要相位与之正交的本振光才能使测量精度达到量子标准极限.由于导航信号相位的高非线性特点,想要利用传统的线性锁相环获取完全满足条件的本振光具有一定的难度.为此,本文设计了一种基于容积准则的非线性锁相环,实现了在非正交本振光的条件下对相干态相位进行精确测量的功能.首先,利用相干态的Wigner函数推导了其相位在量子零拍探测的输出结果,设计了量子相位估计的非线性数字锁相环框架.然后基于正交单纯形容积准则设计了非线性滤波算法实现锁相环功能,该锁相环通过对本振相位进行多次状态更新,最终实现非线性迭代估计.实验结果表明,本文方法突破了本振光相位需与相干态相位正交的局限性,避免了传统量子锁相环方法引入的线性化误差,实现了对相干态相位的准确、稳定估计.     

金刚石氮空位中心自旋量子调控

量子计算和量子传感近年来受到了广泛的关注.金刚石氮空位中心以其简单稳定的自旋能级结构、高效便捷的光学跃迁规则以及室温下超长的自旋量子态相干时间而成为量子信息科学中引人瞩目的新星.本文从实验研究的角度介绍金刚石氮空位中心自旋量子调控的基础理论、典型技术和代表性结果;重点讨论1)如何通过光磁共振方法在室温大气环境下对单个自旋进行探测和相干操控,2)金刚石中自旋量子比特退相干的主要机制和抑制手段,3)自旋态相干操控技术在量子传感中的应用;最后对氮空位中心在量子计算和量子传感中的发展趋势进行了小结.     

量子相干破坏信道的研究

量子相干态和量子纠缠态在量子计算中具有同等重要的地位,都是量子计算中重要的物理资源。量子相干态可用来制备量子纠缠态,一个量子相干态和一个辅助量子不相干态通过不相干操作可产生量子纠缠态。根据纠缠破坏信道原理提出输入分别是单体最大相干态和二体最大相干态的相干破坏信道,该信道将输入的相干态转化为不相干态,并简单验证了提出的相干破坏信道是否真正破坏了输入的量子相干态的相干性。同时提出量子相干破坏信道可作为检测量子态的相干性一种新的方法。     

原子核乳胶核-2、核-2载硼、核-2载锂、核-3、核-4、核-5的制备方法和特性

本文简述对质子、α粒子、裂片等灵敏的乳胶核—2、核—3,对所有带电粒子(包括电离本领为最小电离值的电子)灵敏的乳胶核—4、核—5和探测慢中子用的乳胶核—2载硼、核—2载锂的制备方法。鉴定了以上各种乳胶的主要性能并与目前世界水平的原子核乳胶(英国和苏联的乳胶)作了相应的比较。     

两原子自发辐射线型的一般理论

研究了两个双能级原子与真空腔场具有不同相互作用强度时的自发辐射线型。在一般情况下,两原子系统的“真空场拉比劈裂”存在12峰结构。单原子的双峰结构和两等同原子的6峰结构可作为特例得出。     

MEASUREMENT OF INFRARED ABSORPTION COEFFICIENTS OF MOLTEN GLASSES

In this article, a method based on the "submerged mirror" technique to measure the absorption coefficient of molten glass is presented. Infrared light, which is modulated by Michelson's interferometeric setup, passes through the molten glass and is collected by a mercury-cadmium-telluride (MCT) or a silicon detector. The signal is processed by a Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer to yield the spectral intensity of the infrared light. The processes are repeated with different thicknesses of molten glass layer. The spectral absorption coefficient is calculated from the apparent transmittance. Tests of the apparatus have been made with distilled water, for which the results agree well with existing data. Measurements were carried out for a number of calcia-alumina-silicate glasses at temperatures ranging from 1,200 to 1,300°C.     

邻苯二甲酸氢铊单晶位错的Borrmann象衬度

本文报道新近开发的、X射线衍射效率很大的邻苯二甲酸氢铊(TAP)单晶中位错的Borrmann象。位错近核心区的精细象衬度不但与晶片的厚度有关,而且随着Borrmann系数ε值的下降而模糊,以至精细象结构随衬度反转而完全消失。 关键词：     

钼的晶界内耗峰及少量间隙杂质影响晶界脆性的机制

用扭摆法测出钼的晶界内耗峯,频率约为1周/秒,峯温在1020℃附近,渗氧或渗碳可使晶界峯消失,但在较低温度出现合金晶界峯:氧峯在890℃附近;碳峯在925℃附近。由于钼单晶的内耗曲线上没有出现这些峯,故可认为都是晶界弛豫引起,如果试样中同时有氧和碳,又在960℃和985℃附近出现两个合金晶界峯,用改变频率方法求得各峯激活能,其相对大小与各峯的峯温次序相同,即氧晶界峯的激活能最小(80千卡/克分子);碳晶界峯次之(98千卡/克分子);纯钼晶界峯最大(119千卡/克分子);其他两个峯激活能略小于纯钼晶界峯。配合了断口金相试验,观察到当有氧峯出现时断口晶界面上有黑色氧化物沉淀粒子;当有碳峯出现时,晶界面上有羽毛状碳化物;当试样中同时有氧和碳存在时,也即当内耗曲线上出现960℃和985℃交互作用峯时,晶界面上有大量的有黑圈的白色沉淀物。从以上结果我们对少量间隙杂质在钼的晶界脆性中所起作用,特别是氧和碳同时存在时能起改善脆性的作用提出了一种看法。     

空化乳化机制的高速摄影实验研究

我们用高速摄影方法,对单一空化气泡的乳化过程进行了实验研究。结果表明:(1)两种基本形式的乳化均发生在空化气泡完全闭合的瞬刻,由此得出,乳化的发生是由于空化气泡完全闭合的瞬刻在液体中产生的骇波作用的结果;(2)对于A-B两液相,如在A相中产生空化,则主要形成A/B型乳化。据此,与Недужий所推想的“抽吸”模型不同。我们把空化乳化过程的物理图象归之为“挤压”模型。     

散斑剪切干涉条纹特性的实验研究

本文通过位移位相存在的真实性实验、小孔滤波的必要性实验、位移梯度的解相关性实验,证实了散斑剪切于涉术的条纹是由物体变形所引起的“位移位相”和“位移微分位相”以及由位移和位移微分共同决定的“附加位相”之和的余弦条纹。实验证实这种余弦条纹的分布,随着滤波孔的位置而变化,它的衬比随着位移和位移梯度的增大而下降。特别是,当在象面上一点相遇的两个物点的象面散斑位移之差的模值大于散斑的直径时,两者相遇的象点上的条纹消失。     

最小摩阻场

前文简略地提到塑压陡线规律。本文视最小摩阻条件所定义之塑压接触面为一曲面“流”场,旨在于提出此“最小摩阻场”之场线规律与场函数(摩擦应力τ,压应力p)规律。主要结果为:推广前文之陡线规律于广泛情况,指出“摩擦场”与“滑质场”之基本区别在于前者为发散场,向外减阻;后者为收敛场,向内减阻。二者之复合场有“分水岭”,内场收敛,外场发散。金属表面之粘性粘着区须为一收敛场。陡线规律之库仑标量方程引出两重要推论:(1)摩擦力正比于压力之陡率(并给出比例函数之实例);(2)一切塑性压力分布皆为摩擦线弧长之函数,常含一指数项。这概括进现存不少特解。由严格不滑动条件定出具体之粘着区域。试图研究(τ,p)在应力圆中定义之“摩擦点”变化规律。以重叠应力圆法定出平面应变时此点之变域,说明在平压中摩擦系数不大时,压力约近于第一主应力。本文仅涉及原则问题。场函数解法之一见作者另文。     

限流沿对撞壁射流近壁区混合过程影响的实验研究(二)

1前言本文的第一部分分析了射流气体撞击限流沿后的发展过程以及射流入射角、限流沿高度等对二次射流气体发展情况的影响。本文将详细分析射流气体撞击限流沿后所形成的二次射流的速度和浓度的分布规律,并利用标量耗散率描述了射流气体的混合情况。众所周知,混合是扩散火焰燃烧速度的控制因素。通常扩散燃烧区内的温度足以使燃烧化学反应瞬间完成,因此燃烧时间完全取决于混合时间,即燃烧反应的速率由混合速率来控制。RW．Bilger等[1]认为扩散燃烧反应只有当完全达到分子级混合时才发生,他们在研究中利用标量耗散率概念来描述分子级混…     

半导体激光器的光强—电流特性图示测量

本文描述一种半导体激光器的L—I特性图示测量方法。采用短三角形脉冲电流作激光器的扫描驱动电源。