科学家成功研制出由单光子控制的全光晶体管

近日消息,美国麻省理工学院（MIT）电子研究实验室（RLE）、哈佛大学以及奥地利维也纳技术大学的科学家们在最新一期《科学》杂志公布,研制出了一种由单个光子控制的全光开关,新的全光晶体管有望让传统计算机和量子计算机都能受益。全光开关的核心部件是一对高反光镜。当打开开关时,光信号透过两面镜子,当关闭开关时,只有20％的光信号透过镜子。如此一来,这对镜子就构成了所谓的光学共振器。该研究的领导者、MIT物理学教授弗拉达·乌勒提解释道,如果根据光的波长精确地调整镜子间的距离,那么,对某些波长的光来说,镜子就是透明的,这就是默认的“开”状态。     

量子点单光子源及其制备方法研究进展

本文概述了量子保密通讯中面临的三大关键技术。并对关键技术之一的单光子源技术进行了重点介绍，如量子点作为单光子源的研究概况，单光子发射的实现、激子跃迁、双激子跃迁引起的聚束和反聚束效应和光子相关测量等。并介绍了国际上制备半导体自组装量子点在形貌、发光谱、极化以及近场光学用于量子点极化和激子发射等研究方面所取得的进展。     

TPP－AQ的光诱导电子转移

首次合成了肽键桥连的四苯卟啉－蒽醌（ＴＰＰ－ＡＱ）化合物，以此作为研究光合成电子传递的模型化合物，用时间相关单光子荧光技术研究了该化合物在不同溶剂中分子内的电子转移。     

单光子时间测量中的本底研究

讨论了单光子时间测量中的本底来源和时间分布, 通过加符合门的方法, 有效地抑止了偶然符合本底, 消除了辐射在光电倍增管光阴极窗上产生的切伦科夫本底.     

基于时间相关单光子计数的荧光寿命成像技术

采用时域法中的时间相关单光子计数方法记录荧光寿命,时间相关单光子计数采用多波长通道同时记录荧光光子数,可以提高计数效率和信息量,还可以在稳态图像中分离不同荧光团,形成4维图像。并采用多光子激发技术,利用长波长光源发出的两个或多个光子可以激发出一个短波长的光子。多个光子必须几乎同时到达激发点,才能提供被激发分子足够的能量以产生荧光。多光子激发波长较长,生物组织对其散射减小,因而可以穿透到更深层的组织,从而提高荧光成像深度和空间分辨力,并减少对活体样品的损伤。     

Bidirectional Mapping between a Biphoton Polarization State and a Single-Photon Two-Qubit State

How to manipulate （operate or measure） single photons efficiently and simply is the basic problem in optical quantum information processing. We first present an efficient scheme to transform a biphoton polarization state to a corresponding single-photon state encoded by its polarization and spatial modes. This single-photon state carries both the information of the controlled and target photons. It will make the realization of bipartite positive- operator-valued measurements efficiently and simply. Moreover, the inverse transformation from the single-photon state back to the corresponding biphoton polarization state is also proposed. Using both the transformations, the realization of the arbitrary two-qubit unitary operation is simple with an M-Z interferometer. All the schemes are feasible with the current experimental technology.     

近红外单光子探测

随着以单个光子作为信息载体的量子通信和量子加密技术的兴起,近红外单光子探测技术受到了广泛关注.近红外单光子探测系统具有极高的灵敏度,所以它还可以胜任探测其它近红外波段微弱光信号的任务.半导体雪崩光电二极管是当前最成熟的近红外单光子探测系统的核心元器件;文章阐明了雪崩光电二极管的暗电流和击穿电压对单光子探测的影响,同时还讨论了工作温度、直流偏置、门信号性质和计数阈值等系统参数之间相互制约的关系.     

基于热敏超导边界转变传感的单光子探测技术

单光子探测是实现光量子信息处理的关键技术之一。基于热敏超导边界转变传感的单光子探测技术以其独有的极低的暗计数率、极高的量子探测效率和极强的光子数分辨能力而倍受关注。对比于其他的几种单光子探测技术,如光电倍增管、工作于盖革模式的雪崩二极管和超导纳米线等,本文将从其探测原理、实验样品制备和信号采集处理方法等方面出发,对基于热敏超导边界转变传感单光子探测技术研究的历史、现状进行综述,进而展望其未来可能的发展。     

ACCURATE ATTENUATION CORRECTION FOR ALGEBRAIC RECONSTRUCTION TECHNIQUE IN SPECT

We present a new iterative reconstruction algorithm to improve the algebraic reconstruction technique （ART） for the Single-Photon Emission Computed Tomography. Our method is a generalization of the Kaczmarz iterative algorithm for solving linear systems of equations and introduces exact and implicit attenuation correction derived from the attenuated Radon transform operator at each step of the algorithm. The performances of the presented algorithm have been tested upon various numerical experiments in presence of both strongly non-uniform attenuation and incomplete measurements data. We also tested the ability of our algorithm to handle moderate noisy data. Simulation studies demonstrate that the proposed method has a significant improvement in the quality of reconstructed images over ART. Moreover, convergence speed was improved and stability was established, facing noisy data, once we incorporate filtration procedure in our algorithm.     

高光学质量氮化碳薄膜的制备和表征

氮化碳(graphitic carbon nitride,g-CN)作为一种非金属半导体材料已被广泛应用于多种能源相关领域研究中。目前由于制备高质量g-CN薄膜的困难,大大限制了其在实际器件上的应用。本文中,我们报道了一种可制备高光学质量gCN薄膜的方法:即由三聚氰胺先通过热聚合制备本体g-CN粉末,再由本体g-CN粉末经过气相沉积在ITO导电玻璃或钠钙玻璃基底上制备g-CN薄膜。扫描电子显微镜和原子力显微镜的测量结果表明在ITO玻璃基底上形成的g-CN薄膜形貌结构均一且致密,厚度约为300nm。扫描电镜能量色散能谱和X射线光电子能谱测量结果表明在ITO玻璃基底上制备的g-CN薄膜的化学组成与本体g-CN粉末的化学组成基本一致。同时,我们发现制备的g-CN薄膜和本体g-CN粉末一样在光照射下可以有效降解亚甲基蓝染料。此外,我们还测量了制备的g-CN薄膜的稳态吸收光谱、稳态荧光光谱、荧光寿命和价带谱,并运用吸收光谱和价带谱数据确定了其能带结构。