基于多符号检测的CPM信号解调技术研究

对连续相位调制(CPM)系统进行了分析,研究了基于多符号检测原理的CPM信号解调技术,在AWGN信道下以二进制CPM为例给出了不同检测长度下系统的解调性能.结果表明,非相干多符号检测(MSD)算法在损失很少误码性能的前提下可以有效降低解调复杂度,便于工程实现.     

调频场作用下双光子电离光电子谱特性

应用微扰理论和数值计算方法,研究了调频光场作用下激发与电离模型中双光子电离光电子谱的相干特性.分析了调频光场的调制振幅、调制频率以及初相位对双光子电离光电子谱的影响.结果表明,调制振幅、调制频率以及初相位对双光子电离光电子谱有调制作用.选取合适的参量,可以实现对双光子电离光电子谱的量子控制.这一相干量子控制的机理是强场作用下激发态的粒子在两个缀饰态之间的选择性布局所致.     

数字信号通过通用Rice衰落信道传输的性能

通用Rice过程涵盖了从最深度衰落的单边高斯过程到比Rice过程更轻的衰落过程,与其他衰落模型相比具有更优异的性能.研究数字调制信号通过通用Rice信道传输的性能, 给出频率非选择性慢衰落通用Rice信道上相干二进制相移键控(BPSK)、相干二进制频移键控(BFSK)、差分相干二进制相移键控(DBPSK)和非相干二进制频移键控检测时的平均误比特率公式,分析了模型中各参量对平均误比特率性能的影响.     

强度耦合的广义Jaynes-Cummings 模型中相干态的周期性复原效应

考察了依赖强度耦合的广义Jaynes-Cummings模型.假定初始时光场是相干态、原子处于相干迭加作者发现,在相位匹配条件下,初始场的相干态展示周期性的复原效应.同时,还证明了在描写光场的相干性方面,光场的量子相位与量子相干性是并协的.?烫     

载有方位信息的时空调制信号载波提取与相干解调

为解决通信的同时测定信号方位及通信与定位综合问题，提出了一种载有方位信息的数字时空调制技术，其调制信号是一个随接收机方位角变化而变化的非正交信号空间．设计了信号的调制和编码方案，研究了数字调制信号的载波提取和相干接收问题，给出了高斯信道下相干接收的误比特率和测向精度仿真结果．     

一种新的空间调制QPSK信号检测算法

空间调制(SM)是一种新颖的多天线传输方案,它将激活天线序号与传统的信号调制相结合,共同承载发送信息.由于SM系统的最大似然(ML)最优检测算法既需要检测出激活天线序号又需要检测出发送的信息符号,检测复杂度很高.为此,利用二进制二次规划的全局最优条件,针对空间调制QPSK信号,提出了一种新的最优的ML简化检测算法.新算法在保证了传统ML最优检测性能的前提下,明显降低了算法的复杂度,特别在大天线空间调制系统中具有更加明显的优势.最后通过计算机仿真,验证了新算法的ML最优性.     

强调制脉冲方法制备NMR子空间有效纯态

使用强调制脉冲方法在核磁共振系统中实验制备出量子计算所需的有效纯态.在数值搜索方法的辅助下优化参数获得的强调制脉冲辐照能准确地执行三量子位系统中的核选幺正演化操作.与低功率的核选脉冲相比,强调制脉冲方案不仅减少实验脉冲序列中的脉冲数目,而且降低了脉冲（时间）宽度.还在实验上同时制备出了一对两量子位子空间有效纯态,由NMR频谱重构出的自旋量子系统状态与理论预期吻合.整个实验方案中所用到的强调制脉冲宽度都明显比执行同一幺正操作的低功率（核选）脉冲的宽度短,因此减少了脉冲操作时间段内系统弛豫以及环境噪声下的量子系统退相干对量子计算的影响.量子计算向更多的量子位扩展必然需要数目更多的脉冲操作,这时强调制脉冲的优势就会明显体现.     

强度耦合的广义Jayfnes—Cummings模型中相干态的周期性复原效应

考察了依赖强度耦合的广义Jayfnes-Cummings模型，假定初始时光场是相干态、原子处于相干迭加态，作者发现，在相位匹配条件下，初始场的相干态展示周期性的复原效应，同时，还证明了在描写光场的相干性方面，光场的量子相位与量子相干性是并协的。     

原子腔场系统中弱相干态的几率传送

提出了一个用原子与腔场纠缠态作为量子信道,非贝尔态测量和腔量子电动力学技术实现弱相干态的隐形传送的方案,分析了平均光子数对传送相干态的影响,发现平均光子数在0.25附近时效果最佳.该方案的最大优点是在某种程度上可以避免退相干现象.     

基于截获因子的直序扩频水声通信隐蔽性能分析

研究了对数正态衰落水声信道条件下直接序列扩频通信的隐蔽性能.首先建立水声隐蔽通信系统模型,提出了基于可检测距离的截获因子作为衡量水声通信系统隐蔽性的方法.理论研究了直接序列扩频信号经过对数正态衰落水声信道传输后,截获接收机能量检测工作特性以及通信接收机同步相关检测特性和扩频通信误码性能.仿真分析了不同的信道衰减参数及信号参数、调制方式等对水声通信系统隐蔽性能的影响.仿真结果表明:在对数正态衰落水声信道条件下,直序扩频通信具有低截获通信能力;在一定条件下,降低发射载波频率、增大信号时间带宽积、降低调制阶数和通信速率将有利于提升水声通信隐蔽性;浅海信道比深海信道更利于隐蔽通信,近程水声通信比中远程通信更容易实现隐蔽.     

一种可用于压缩态光场弱信号探测的放大电路

根据基于基尔霍夫电流定律的平衡零拍探测原理,设计了一种新的测试方法,在测试过程中脱离以往复杂光路的搭建以及实验环境的高要求,直接对平衡零拍探测中所需的量子噪声光电流信号进行放大测试,并且可以判断出对微弱的量子噪声电流信号的放大效果.另外,在测试过程中,该放大电路具有高灵敏度性和高增益性,能够对微弱的量子噪声很好地进行放大.测试结果表明,该种测试方法能够很简捷地测试出放大后的量子噪声.     

基于量子算法的MIMO-OFDM信号检测研究

信号的最优检测在常规条件下是-NP难解问题,针对RBF(径向基函数)神经网络算法易陷入局部极值和简单遗传算法收敛速度慢的问题,文中提出了新型的量子智能算法,并应用于MIMO-OFDM系统信号检测中:算法将遗传算法与神经网络相结合,用遗传算法优化神经网络初始值,在遗传算法优化神经网络时采用量子计算操作.由于QGA(量子遗...     

稀磁半导体/半导体量子线中的散粒噪声

采用散射矩阵方法研究在电场、磁场作用下稀磁半导体/半导体量子线结构中自旋依赖的散粒噪声性质,揭示其中自旋噪声同外磁场、偏压、温度和体系的几何参数之间的依赖关系.研究发现,稀磁半导体/半导体量子线的噪声谱密度随外磁场的增加而显著减小.自旋向下电子的热噪声随温度变化近似线性增大,而自旋向上电子的热噪声随温度变化而呈现出振荡现象.自旋向下电子的散粒噪声谱,零温时随偏压变化而线性增加,而在低温时随偏压变化在小范围内呈现出振荡现象.     

量子信息技术

量子特性在信息领域有着独特的功能,在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面有望突破现有经典信息系统的极限。量子信息科学正是由量子力学与信息科学相结合的一门学科。近年来量子信息在理论、实验和应用领域都取得重要突破。量子通信在一定程度上已经实现了商业应用并具有广阔的市场应用前景;量子计算机具有目前的计算机从原理上所不可能具有的无与伦比的威力,但目前尚未真正意义上的量子处理器的技术实现,基于量子光学和固态体系的量子处理器的研究大有可为。     

High-sensitivity double-quantum magnetometry in diamond via quantum control

High-fidelity quantum operation of qubits plays an important role in magnetometry based on nitrogen-vacancy (NV) centers in diamonds. However, the nontrivial spin-spin coupling of the NV center decreases signal contrast and sensitivity. Here, we overcome this limitation by exploiting the amplitude modulation of microwaves, which allows us to perfectly detect magnetic signals at low fields. Compared with the traditional double-quantum sensing protocol, the full contrast of the detection signal was recovered, and the sensitivity was enhanced three times in the experiment. Our method is applicable to a wide range of sensing tasks, such as temperature, strain, and electric field.     

量子传感的导航应用研究现状与展望

量子传感技术以光子、原子等量子系统为介质,利用量子效应可实现突破标准量子极限制约的超高精 度和灵敏度的物理量测量,为基于时空参量测量的传统导航定位授时技术体制的突破带来新的机遇。量子传感改变了导航系统中导航传感器的感知机理,能够实现高精度的时空参量观测,并利用量子系统的非经典特性,实现导航信息的安全可靠传输和探测,提升导航对抗能力。作为量子传感技术的主试验场,量子导航技术方兴未艾,新的导航参量量子传感技术和功能器件不断涌现,量测性能日新月异。在分析了不同量子传感技术和器件物理原理的基础上,探讨了量子导航技术的研究进展与发展方向,并展望了其未来发展趋势和组合导航方式。随着量子传感技术的进步,未来高精度、抗干扰的实用高性能量子导航系统将具有广阔应用前景。??     

Single-ion quantum lock-in amplifier

Quantum metrology uses tools from quantum information science to improve measurement signal-to-noise ratios. The challenge is to increase sensitivity while reducing susceptibility to noise, tasks that are often in conflict. Lock-in measurement is a detection scheme designed to overcome this difficulty by spectrally separating signal from noise. Here we report on the implementation of a quantum analogue to the classical lock-in amplifier. All the lock-in operations--modulation, detection and mixing--are performed through the application of non-commuting quantum operators to the electronic spin state of a single, trapped Sr(+) ion. We significantly increase its sensitivity to external fields while extending phase coherence by three orders of magnitude, to more than one second. Using this technique, we measure frequency shifts with a sensitivity of 0.42 Hz Hz(-1/2) (corresponding to a magnetic field measurement sensitivity of 15 pT Hz(-1/2)), obtaining an uncertainty of less than 10 mHz (350 fT) after 3,720 seconds of averaging. These sensitivities are limited by quantum projection noise and improve on other single-spin probe technologies by two orders of magnitude. Our reported sensitivity is sufficient for the measurement of parity non-conservation, as well as the detection of the magnetic field of a single electronic spin one micrometre from an ion detector with nanometre resolution. As a first application, we perform light shift spectroscopy of a narrow optical quadrupole transition. Finally, we emphasize that the quantum lock-in technique is generic and can potentially enhance the sensitivity of any quantum sensor.     

能量转换量子系统的热力学特性及其研究进展

量子物理是理解微观粒子运动规律的现代物理学理论.它与信息、生命以及化学等学科相互联系日益紧密,引发了许多新技术革命,深刻影响着人类的生活,已成为社会经济发展的原动力之一.当前,量子物理和能源科学结合,正在产生新的学科生长点.本文主要概述多种类型能量转换量子系统的发展;结合国内外的研究现状,系统地阐明如何应用热力学理论研究量子体系的能量操控以及微观器件的优化设计;总结量子热力学循环、能量选择量子电子器件、量子点热管理器件等在理论和实验方面研究的代表性成果和进展;展望量子物理与能源科学交叉领域发展的新方向.     

利用3-Λ型五能级原子介质操控纠缠态

通过分析3-Λ型五能级原子系统的暗态极化子,讨论三模量子场与原子介质的信息转换过程以及三个信号场之间的信息转换过程.研究结果表明,利用3-Λ型五能级原子系统,可以存储三模量子态,从理论上解释了三模量子信息在介质中的"写入"和"读出"过程.另外利用3-Λ型五能级原子系统还可以操控某些纠缠态,如实现纠缠态的生成、存储、读出、转换等.     

反铁磁拉曼散射的压缩态

在量子力学研究领域中，人们发现了许多的非经典态，压缩态是其中的一类非经典态，由不确定性关系，处于压缩态的量子涨落小于相干态的量子涨落．人们期望利用这一性质去减少量子噪声，进行高精度信号的测量．所以玻色子的压缩态研究成为物理学研究领域很重要的研究课题．该文分析了二阶拉曼散射中温度因素对量子涨落的作用，讨论了温度对磁振子压缩态的影响，确定了压缩态存在的温度范围。