生物光子研究的新进展

在对生物超微弱发光本质的探索中, Ｐｏｐｐ 的生物光子“相干理论”对这种光子发射的起源、机制和意义, 提出了一整套独特又迷人的见解． 本文简要介绍了生物光子假说近年来在技术、实验和理论上的新进展．     

光子晶体的能带理论

光子晶体具有光子能带,并且光子能带可能存在光子禁带。我们通过运用光子晶体的能带和禁带理论.就能够控制光在晶体中的传播。光子晶体对光子有着特殊的物理性质,它在光传输和光学器件有着广泛的用途。本文主要概述了光子晶体的概念、能带理论、性质,及光子晶体和半导体的区别和联系。     

Kerr介质中双模相干场与原子多光子相互作用系统的光子统计

利用全量子理论并结合数值计算的方法,研究一个二能级原子与双模相干态光场相互作用系统的光子统计性质．讨论了初始平均光子数、克尔介质的作用强度、跃迁光子数对光子统计特性的影响．     

光子分类研究及其在核磁共振技术中的应用

通过分析维纳（Ｏ．Ｗｉｅｎｅｒ）驻波实验,认为光子应分为电光子和磁光子．从定性、定量两个方面讨论了电光子和磁光子,分析了磁光子在核磁共振技术及其它现代技术中的应用．     

光子扫描隧道显微镜的超衍射分辨的光子理论假说

光子扫描隧道显微镜（ＰｈｏｔｏｎＳｃａｎｎｉｎｇＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，简称ＰＳＴＭ）的发明是在近场光学理论、全内反射理论、光纤技术、高灵敏度光电探测技术和计算机等获得重大进展的基础之上取得的，最近的研究结果表明其ＰＳＴＭ已实现１～３ｎｍ的超衍射极限的分辨率，如何解释ＰＳＴＭ能够获得如此高的超衍射极限分辨率？ＰＳＴＭ能获得的超衍射极限分辨率会是多少？本文提出一种关于ＰＳＴＭ的光子理论假说，这个假说是基于下面两个基本定律：１．光子不只是携带能量和光学信息的载体，也是具有一定空间尺寸的基本粒子２．当光子发生反射、折射、散射等时，仅改变它所携带的能量和光学信息，它的粒子尺寸并不改变，即ｐｈｏｔｏ＝常数．将上面两个基本定律应用于ＰＳＴＭ时，所谓“消逝场（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔｆｉｅｌｄ）”实际上乃是弱光子分布场，探测光纤尖端尺寸实际上相当于一个“门”，它控制着进入光纤的光子数量，通过一些计算，可获得如下几个结论：１．在ＰＳＴＭ的探测系统足够灵敏的条件下，探测光纤尖端的直径Ｄ和近场探测间距Ｚ是决定ＰＳＴＭ超级射分辨率的两个最重要的因索．２．ＰＳＴＭ分辨极限将产生在Ｄ＝ｐｈｏｔｏｎ和Ｚ＝ｐｈｏｔｏｎ．３Ｐ     

组织学与胚胎学课程网络辅助教学的效果评价

组织学与胚胎学是研究机体微细结构及其相关功能的一门基础医学学科．是学好生理学和病理学的重要理论基础．然而．近年来随着分子生物学等学科的发展．组织学与胚胎学的新知识、新理论不断增加，使教学内容量增多，但教学学时数减少，因此．如何在有限的学时内让学生学得精而广．     

SiO2纳米粒子制备及自组装光学性能

运用溶胶一凝胶法制备了不同粒径单分散SiO2纳米微球,垂直沉积法制备了SiO2三维光子晶体薄膜．通过SEM研究了SiO2光子晶体的微观结构,探讨了薄膜内裂痕形成原因与克服办法．通过分光光度计测定了光子晶体的带隙位置,与理论计算相吻合．光子晶体带隙随着SiO2微球粒径增加带隙红移．     

光子圈（链）图传播子重整化有限量的严格解析计算（Ⅰ）

采用光子与电子（反电子）相互作用的最小电磁耦合模型，对“光子单圈图传播子与链图传播子”在动量重整化方案中的“有限量”的通常解析计算方法——Feynman高维收敛积分计算方法作了详尽分析、讨论与研究，发现可以从“大动量积分”计算角度出发建立起一种更为有效与实用的计算方法——大动量积分极限法．采用这种“有效计算方法”，对光子圈图传播子重整化“有限量”作了具体降维积分计算，获得了这个“有限量”的“一维积分严格解析表达式”．     

一维光子晶体的光子禁带结及其计算

本文提出了一种利用转移矩阵来计算一维光子晶体的光子禁带结构的新方法，并讨论光子晶体的光子禁带位置，禁带宽度和结构与构成光子晶体的材料厚度，折射率之间的相互关系．     

光子晶体新型材料的研究

本文介绍了光子晶体的基本概念,分析了光子晶体的结构特征,给出了几种理论分析方法和制备方法,并对这种材料的应用和前景进行了展望。     

平衡辐射统计理论的探讨

运用经典统计物理理论对平衡辐射进行研究,存在着致命的缺陷,主要原因是经典统计物理理论把平衡辐射场看作是由无穷多个单色平面波的叠加,按能量均分定理,每个单色平面波具有一定的能量值,因而平衡辐射场的总能量将趋于无穷大。要正确解决经典统计物理对平衡辐射的缺陷,需要用量子统计物理理论来研究。量子统计理论认为,平衡辐射是由大量光子组成,光子的自旋量子数为1,满足玻色分布,从而能得到与实际完全相符的结论,即普朗克公式。利用普朗克公式还可以得出瑞利-金斯公式以及维恩公式等其他一些重要结论。     

论单光子研究

对单光子研究的历史情况和近年来的新成就作了介绍,指出对光子的正确认识必须以经典物理学及量子力学为基础.简述了单光子的产生与检测技术,讨论了与单光子有关的新实验.例如由于量子纠缠,一个光子可以瞬时地影响另一光子的特性.不久前的D.Salart等人的实验说明了这个"瞬时地"究竟有多快--这是一种超光速现象.     

基于超弦模块理论的光子运动表达模型

通过物理逻辑,提出一种光子运动表达模型;工作单元,对外是量子性、相对性,对内部也是;该假说,是基于超弦模块理论,可解释光子波粒二重性现象,在光学、微电子、理论物理研究上,有参考与应用价值。     

Strong coupling of a single photon to a superconducting qubit using circuit quantum electrodynamics

The interaction of matter and light is one of the fundamental processes occurring in nature, and its most elementary form is realized when a single atom interacts with a single photon. Reaching this regime has been a major focus of research in atomic physics and quantum optics for several decades and has generated the field of cavity quantum electrodynamics. Here we perform an experiment in which a superconducting two-level system, playing the role of an artificial atom, is coupled to an on-chip cavity consisting of a superconducting transmission line resonator. We show that the strong coupling regime can be attained in a solid-state system, and we experimentally observe the coherent interaction of a superconducting two-level system with a single microwave photon. The concept of circuit quantum electrodynamics opens many new possibilities for studying the strong interaction of light and matter. This system can also be exploited for quantum information processing and quantum communication and may lead to new approaches for single photon generation and detection.     

Single photon response of superconducting nanowire single photon detector

Single photon detection is one of the key technologies for quantum key distribution in quantum communication. As a novel single photon detection technology, superconducting nanowire single photon detector (SNSPD) surpasses conventional semiconducting single photon detectors with high count rate and low dark count rate. In this article, we introduce SNSPD fabricated from NbN ultrathin superconducting film and lab-based SNSPD system. The characteristics of single photon response pulse of SNSPD are analyzed in detail. Also discussed is the relationship between waveform of single photon response and system bandwidth. Circuit model is made to analyze the performance of SNSPD. The simulation result agrees well with the experimental data. Those results are valuable for understanding the mechanism of SNSPD and building future SNSPD system for quantum communication.     

物理学中的角动量研究

对物理学中的角动量问题进行了讨论,角动量是物理学中的一个重要概念,同时也是一个容易让人产生模糊的物理概念。对刚体转动问题中的定轴运动角动量方向问题进行了分析,指出了在一般情况下角动量方向与定轴方向是不同的;对原子运动中的角动量进行了探讨,指出了原子轨道角动量算符不是力学量本征值和本征矢量的完全集,轨道角动量算符是不可观测的;对光子的角动量进行了研究,指出了光子自旋角动量的量子物理本性,不能将其与经典物理的自旋角动量相对应。     

强激发二能级原子双光子过程的粒子数反转

该文用数值计算研究了强激发二能级原子双光子过程粒子数反转的崩塌与复苏性质，得到了原子能级粒子数反转的新的量子效应。     

基于半导体量子点的量子通信

光子源和纠缠光子对的制备是量子信息产生和传输过程的源头,是实现量子通信的重要前提条件.半导体量子点固体系统具有可集成性和可扩展性的优点,并且与现有的半导体光电子学技术密切相关,近年来在单光子源和纠缠光子对制备方面取得了重要的进展,是未来全固态量子通信的重要元器件.从量子通信的基本原理出发,阐述了制备单光子源和纠缠光子对的重要性,介绍如何解析推导出圆形常规半导体量子点中的电子结构,描述了圆形拓扑绝缘体量子点中边缘态具有双重简并的电子结构,能级间隔与量子点的具体形状无关,并且具有自旋轨道锁定的特性,总结了实验和理论上在利用这一独特的电子结构制备单光子源和纠缠光子对方面取得的重要进展.     

非线性光学频率变换纠缠光子源实验制备的研究进展

量子纠缠源是量子通信和量子计算的基础,实现隐形传态最重要的关键和难点是制备高纠缠度的、稳定高效的EPR光子纠缠源。系统综述了国内外采用非线性光学频率变换制备纠缠光子源的实验方法以及实验研究的最新进展。     

Storage and retrieval of single photons transmitted between remote quantum memories

An elementary quantum network operation involves storing a qubit state in an atomic quantum memory node, and then retrieving and transporting the information through a single photon excitation to a remote quantum memory node for further storage or analysis. Implementations of quantum network operations are thus conditioned on the ability to realize matter-to-light and/or light-to-matter quantum state mappings. Here we report the generation, transmission, storage and retrieval of single quanta using two remote atomic ensembles. A single photon is generated from a cold atomic ensemble at one site , and is directed to another site through 100 metres of optical fibre. The photon is then converted into a single collective atomic excitation using a dark-state polariton approach. After a programmable storage time, the atomic excitation is converted back into a single photon. This is demonstrated experimentally, for a storage time of 0.5 microseconds, by measurement of an anti-correlation parameter. Storage times exceeding ten microseconds are observed by intensity cross-correlation measurements. This storage period is two orders of magnitude longer than the time required to achieve conversion between photonic and atomic quanta. The controlled transfer of single quanta between remote quantum memories constitutes an important step towards distributed quantum networks.