Heisenberg-limited Measurements and Sub-Planck Structures in Phase Space

It is shown how sub-Planck phase-space structures can be used to achieve Heisenberg-limited sensitivity in weak force measurements. Nonclassical states of harmonic oscillators, such as superpositions of coherent states, are shown to be useful for the measurement of weak forces that cause translations or rotations in phase space, which is done by entangling the quantum oscillator with a two-level system. This method is closely related to the Loschmidt echo techniques employed in nuclear magnetic resonance experiments. Implementations of this strategy in cavity QED and ion traps are described.     

一类相空间中的准几率分布函数系

定义了一类相空间中的准几率分布函数系，这个准几率分布函数系直接建立在具有更加广泛意义的量子相空间Schr?dinger方程解的基础之上，其中定义_α=αp-i?q和_α=(1-α)q+i?p.发现了两个有趣的关系.(1)建立的量子相空间Schr?dinger方程的解实际上是对函数φ(λ)exp［i(1-α)qp］做窗口Fourier变换.(2)这个窗口函数g(λ)起着选择窗口形式的作用，而且不同的窗口对应着不同的分布函数.当g(λ)是一个代表Gauss窗的Gauss函数的时候，准几率分布函数就是一个类似于Husimi的分布函数f^HL_α(q,p)；当g(λ)是一个表示椭圆的复函数时，准几率分布函数就是一个椭圆分布函数f^E_α(q,p)；再在g(λ)为复函数的基础上附加α=0，就可得到标准序分布函数f^S(q,p)、反标准序分布函数f^AS(q,p)和Wigner分布函数f^W(q,p)，此时g(λ)表示高度为1/12π?而长度为λ的矩形窗. 关键词： 窗口Fourier变换 相空间 Wigner分布函数     

400GeV/c pp碰撞多粒子产生的自仿射分形

利用400GeV/c pp碰撞多粒子产生的实验数据进行了自仿射分形分析,并与自相似分析相比较,结果表明在实验分辨能力范围内,自仿射分形分析具有较好的标度行为.     

相空间中相互垂直的相干态迭加态以及相应的双模纠缠态研究

相干态是最接近经典态的量子态，而广泛研究的相干迭加态——如奇偶相干态、Schleich的镜像迭加相干态等——则显示更多非经典效应。另外，双模及多模迭加态，特别是所谓的纠缠态，在量子信息处理如量子隐形传态和量子密码术中扮演重要角色。我们就相空间中相互垂直的相干态的迭加态进行讨论，研究其非经典特性，如光子数统计分布、正交分量压缩效应、Wigner分布函数的负性以及由此引入的非经典判别子。结果表明，这一类相干迭加态在满足某种条件下具有亚泊松光子统计分布和正交分量的压缩效应，并且参数变量在一定范围内这两种非经典效应同时存在；这些迭加态的Wigner分布中存在不同程度的负值区域．并与奇偶相干态做出了比较．计算相廊的Wigner函数积分判别子可以定最地分析其负性的深度。     

基于CT算法的束团横向相空间测量

精确测量束团的发射度和横向相空间, 在高亮度电子束的产生和应用中具有重要意义. 传统测量方法在测量发射度时需要对束团在相空间内分布进行初始假设, 且只能给出相椭圆的twiss参数;基于CT(computerized tomography)算法的束团横向相空间测量方法无需先验假设, 能给出粒子在相空间内的真实分布, 测量结果更为精确. 介绍了基于CT算法的束团横向相空间测量的原理和初步实验结果, 并与四极透镜扫描法测量的结果进行了比较.     

周期性声学栅对声子晶体相空间的调控研究

基于周期性声学栅修饰的二维声子晶体,本文从理论上计算其能带结构、等频率色散线,详细讨论引入周期性声学栅后晶体相空间的各种改变.计算结果表明:周期性声学栅的引入能够灵活调制声子晶体的色散关系,更加有效地利用晶体中存在的各种模式,由此可以实现一些较为新颖的声波人工操控.     

束团磁压缩的高阶限制

研究了束团压缩中的高阶效应, 结果表明存在高阶项的压缩限制, 压缩后束团的长度比线性理论值长, 初始为均匀分布的束团较高斯分布更易压缩, 在相同的加速段与磁压缩器条件下, 其所获得的束团长度较短, 最后作了数值计算, 结果与理论相符.     

基于Hilbert变换的相空间重建方法在HLS逐束团测量系统中的应用

引入基于Hilbert变换的相空间重建手段, 对合肥光源(HLS)逐束团测量系统采集的数据进行了全面的分析, 其中包括单个束流位置监测器(BPM)数据的相空间重建, 逐圈逐束团振荡相位信息、束团振荡模式信息、逐束团横向工作点(tune值)变换. 提出了新的分析束团tune值的手段, 提供传统方法无可比拟的更高的时间和频率分辨率. 还对不同模式的阻尼率进行了计算, 这为衡量逐束团反馈系统的效果提供了确实可靠的方法.     

高品质激光尾波场电子加速器

激光尾波场电子加速的加速梯度相比于传统直线加速器高了3—4个量级,对于小型化粒子加速器与辐射源的研制具有重要的意义,成为当今国内外的研究热点.台式化辐射源应用需求的提高,特别是自由电子激光装置的快速发展,对电子束流品质提出了更高的要求,激光尾波场电子加速的束流品质和稳定性是目前实现新型辐射源的首要障碍.本文归纳整理了中国科学院上海光学精密机械研究所电子加速研究团队十年来在研制台式化激光尾波场电子加速器过程中采取的方案和取得的进展.例如率先提出了注入级和加速级分离的级联加速方案,通过实验获得了GeV量级的电子束能量;基于级联加速方式利用能量啁啾控制,实验获得世界最高品质的电子束流;通过优化激光系统稳定性和特殊的气体喷流结构,获得稳定的高品质电子束流输出等.这一系列实验结果有利于进一步推进激光尾波场电子加速器的应用.     

一维受迫谐振子量子运动的经典特性

对经典一维受迫谐振子量子化,求解量子化后体系的时间演化算符.应用相空间准概率分布函数,研究了体系的量子特性.研究结果表明,初始为真空态,经过时间演化,系统波函数是一个二维高斯波包;波包中心的振幅和相位受到作用力的调制,成为调幅、调相波,波包中心的运动与经典受迫谐振子的运动形式相同.