腔内单原子的激光冷却、囚禁与操控实验及其最新进展

本文综述了腔内单原子的激光冷却、囚禁与操控的基本原理、实验方案和结果及其最新进展,并介绍了腔内单原子激光操控实验的最新进展及其在腔内量子电动力学(腔内QED)效应、亚泊松光子统计、单原子激光、量子态制备、单光子源和量子信息处理等研究中的应用。     

低浓度掺饵五磷酸盐非晶的上转换发光

研究了Er0.03La0.79P5O14非晶在651.0nm脉冲染料激光激发下的上转换现象，并用J-O理论解释了其上转换发光机制为单个离子的步进多光子吸收．     

量子通信中单光子探测器的实验研究

为了提高单光子探测系统的灵敏度,实验采用InGaAs/InP雪崩光电二极管作为量子通信中的单光子探测器件,以门控脉冲模式实现了更高精度的单光子探测器的偏压生成电路、单光子信号放大电路、单光子信号检测电路和温度控制模块,并通过选用高精度前置放大器OP37和精密比较器AD8561,将量子效率提高到18.3%,暗计数控制小于4.1%×10~(-6)/ns.     

利用高质量单光子和光学腔实现延迟选择实验的方案

延迟选择实验是量子物理中一项重要的实验.本文利用单光子与腔的关系,提出了一种变通的可操作验证延迟选择实验方案.在光子进入腔中之后,通过控制光子与腔的失谐控制光子的入射(光子位于腔内)-反射(光子位于腔外)行为.该方案与传统的方案比较有一定的特点.     

半导体单量子点的分子束外延生长及调控

Ⅲ-Ⅴ化合物半导体外延单量子点具有类原子的分立能级结构，能够按需产生单光子和纠缠多光子态，而且可以直接与成熟的集成光子技术结合，因此被认为是制备高品质固态量子光源、构建可扩展性量子网络最有潜力的固态量子体系之一。本综述的重点是介绍高品质单量子点的分子束外延生长及精确调控的方法。首先介绍了晶圆级均匀单量子点的分子束外延生长，并探讨了调控浸润层态和量子点对称性的生长方法；接下来概述了利用应变层调控量子点发射波长的方法，总结了几种常见的电调控单个量子点器件的设计原理；最后讨论了最近为实现优异量子点光源而开发的液滴外延生长技术。     

注入两原子的纳米腔与一维耦合谐振腔波导作用下的单光子传输

基于单原子纳米腔与一维耦合谐振腔波导（一维CRW）的单光子传输结论，我们从理论上探讨了纳米腔内注入无相互作用的两原子时，该纳米腔与一维CRW相互作用的单光子传输特性。基于薛定谔方程，采用离散坐标法我们主要探究了不同原子与纳米腔耦合强度、零级谐振腔与纳米腔耦合强度、原子频率、波导频率、单光子动量分别对单光子传输特性的影响，主要通过透射概率和反射概率来表征。第二原子的注入会促进全透射区域的增加，且在较弱的原子与纳米腔耦合区域就可以实现理想的全透射。该研究结果不仅拓展了光与物质相互作用的研究，而且有助于实现新的光子器件。     

Calibration and Monte Carlo simulation of a single-photon counting charge-coupled device for single-shot X-ray spectrum measurements

A Princeton Instruments PI-LCX 1300 charge-coupled device （CCD） camera used for X-ray spectrum measurements in laser-plasma experiments is calibrated using three radioactive sources and investigated with the Monte Carlo code Geant4. The exposure level is controlled to make the CCD work in single photon counting mode. A summation algorithm for obtaining accurate X-ray spectra is developed to reconstruct the X-ray spectra, and the results show that the developed algorithm effectively reduces the low-energy tail caused by split pixel events. The obtained CCD energy response shows good linearity. The detection efficiency curves from both Monte Carlo simulations and the manufacturer agree well with the experimental results. This consistency demonstrates that event losses in charge collection processes are negligible when the developed summation algorithm of sDlit Dixel events is emDloved.     

基于时间相关单光子计数技术的密码芯片光辐射分析

密码芯片运行时的光辐射可泄露其操作和数据的重要特征信息. 基于单光子探测技术, 设计并构建了针对CMOS半导体集成电路芯片光辐射信号的采集、传输、处理和分析的光电实验系统. 以AT89C52单片机作为实验对象, 采用时间相关单光子计数技术, 对不同工作电压下密码芯片的光辐射强度进行了对比, 分析了芯片指令级光辐射信息的操作依赖性和数据依赖性. 此外, 使用示波器对时间相关单光子计数技术在芯片光辐射分析上的可行性进行了验证. 实验结果表明, 采用时间相关单光子计数技术对密码芯片进行光辐射分析, 是一种直接有效的中低等代价光旁路分析攻击手段, 对密码芯片的安全构成了严重的现实威胁.     

基于光子计数的合作目标“量子”成像

在实验上研究了赝热光照明下, 基于光子计数模式的合作目标“量子”成像, 并给出理论模型和解释. 研究表明, 利用光子计数的单光子探测器代替以往光强度线性探测器作为桶探测器在“量子”成像中同样适用. 实验发现, 合 作目标的反射信号可穿透弱散射介质实现成像, 该技术在减小光学成像透镜孔径方面具有潜在的应用价值. 对比了基于强度关联成像和压缩感知算法的“量子”成像结果, 并得出实用性结论. 本文的方案为“量子”成像的实际应用提供了新方法.     

利用腔衰减进行两原子纠缠态的制备

本文提出了利用衰减腔进行两原子纠缠态的制备方案。当两单光子探测器在探测期限内只探测到一个溢出的光子时,两个在不同腔中的原子以一定的概率处于最大纠缠态。