基于系综金刚石氮空位的色心量子调控系统设计

为了实现量子的自旋调控和精密测量,将金刚石作为自旋载体材料,设计了基于系综金刚石氮空位(nitrogen-vacancy,NV)色心量子调控系统。通过利用金刚石独特的自旋三重态容易被初始化、操控和读出,基于Lab VIEW软件,设计编写了脉冲序列发生模块并搭建了共聚焦系统,调控了系综NV色心的自旋量子态。结果表明:该系统可以调控系综NV色心的自旋量子态;实现了NV色心拉比振荡实验的测量;拉比振荡周期为100 ns。可见该系统结构设计简单,为下一步延长退相干时间,提高系统灵敏度打下基础。     

基于系综金刚石氮空位色心量子调控系统设计

为了实现量子的自旋调控和精密测量,将金刚石作为自旋载体材料,设计了基于系综金刚石氮空位（Nitrogen-vacancy, NV）色心量子调控系统。通过利用金刚石独特的自旋三重态容易被初始化,操控和读出,基于LabVIEW软件,设计编写了脉冲序列发生模块并搭建了共聚焦系统,调控了系综NV色心的自旋量子态。结果表明：该系统可以调控系综NV色心的自旋量子态;实现了NV色心拉比振荡实验的测量;拉比振荡周期为100ns。可见该系统结构设计简单,为下一步延长退相干时间,提高系统灵敏度打下基础。     

金刚石NV色心间基于电偶极耦合的快速受控非门（英文）

提出了一种在金刚石中两个临近氮-空位色心(nitrogen-vacancy color center,简称NV色心)之间施加受控非门(C-NOT gate)的新方案.在该方案中,临近NV色心间的强电偶极耦合将导致态依赖的能级移动,从而施加可控的激光共振激发可以实现快速受控相位门(C-phase gate),结合单比特操作,可以快速实现C-NOT门.在两个相邻10 nm的NV色心之间,C-NOT门操作时间最快可达120 ns,比传统磁偶极方式快了2个量级.为了降低激发态自发辐射的影响,提出利用非共振腔抑制自发辐射.模拟结果显示C-phase门操控保真度可以达到98.88%.最后,将该方案扩展到一维NV色心自旋链.     

基于量子调控高灵敏度双量子金刚石磁力计（英文）

高保真度量子比特控制对基于金刚石氮-空位磁力计实现起着十分重要的作用。但是，氮-空位色心的非平庸自旋-自旋相互作用常常导致能级劈裂，进而降低探测信号的对比度，最终导致磁力传感新能变坏。本文提出微波幅度调制的技术克服这一限制，允许实现探测信号对比度100%恢复。与传统磁力探测结果相比，双量子冉塞协议直流磁场探测信号对比度在实验上提高3倍。该方法可以直接推广到基于氮-空位色心温度、应力、电场传感，以及其他自旋-自旋耦合导致能级劈裂的体系。     

基于全光纤马赫-曾德尔干涉仪的电流传感研究

本文研究了一种基于全光纤马赫－曾德尔干涉仪的高灵敏度电流传感器，干涉仪的一个臂在细金属套管中穿过，对细金属管通以直流电，利用电流的热效应对干涉的两臂长差进行调谐，从而实现了一种相位调制型电流传感器。实验中在消除环境干扰的情况下，采用波长定标法，当直流电流在0－1．8A范围内变化时，干涉谱线中的某一特定波长的移动与电功率成正比，线性拟合度为0．9987，波长最大移动了32nm，调谐速度为19．47nm/W。     

三相光学电流传感器的实验研究

提出了一种用于测量电力系统三相电流的光学电流传感器系统，建立了基于法拉第磁致旋光效应的三相光学电流传感器系统的数学模型，对三相光学电流传感器进行了实验研究。实验结果与理论分析的结论是一致的。研究结果对改进三相光学电流传感器的设计，提高三相光学电流传感器的性能具有重要的指导作用。     

基于固态自旋体系的高保真度量子逻辑门的实验研究

量子计算利用量子力学的原理,能够有效处理很多经典计算难以解决的问题,比如大数因子分解.在实现量子信息处理和控制的过程中量子系统总是会受到退相干的影响,这种退相干是由量子系统与外界环境的相互作用造成的.因此实现可以抑制退相干的高保真度量子逻辑门在量子计算研究中具有重要意义.本文首先介绍了实现量子计算对物理系统的要求,然后基于金刚石NV色心体系,讨论实现了动力学纠错门、高保真度的普适量子逻辑门以及时间最优的普适量子逻辑门的几个实验工作,最后给出总结.     

基于极限学习机的微量溶解氧传感器优化研究

溶解氧浓度作为水质检测的重要指标，在环境监测、食品加工、电力电子等行业具有重要的应用。采用基于遗传算法优化的极限学习机算法，建立了电极长度和传感器的输出电流、响应时间之间关系的预测模型，优化了阳极与电解液的接触面积，验证了传感器的测量稳定性和精度。结果表明，当阳极与阴极的反应面积之比约为33时，传感器的残余电流小于0.2 μA，上升和下降响应时间均小于60 s；重复5次的实验结果表明，自制传感器具有较好的稳定性；与商用传感器相比，自制传感器测量的相对误差小于1%，表明其具有较高的测量精度。     

双馈电机无速度传感矢量控制调速系统的研究

提出了一种新型的基于转子力矩电流反馈机制的双馈电机无速度传感器矢量控制方案以实现高性能低成本双馈电机调速系统。该方案通过测量转子侧电压和电流,实时计算出电机转子力矩分量,通过与电机给定转子力矩电流分量比较,得出转差频率的补偿值,并用于矢量控制系统。该方案计算工作量较小,且仅需测量转子侧的电压和电流作为反馈量。文中从理论上分析了这种控制方式的工作机理,与传统矢量控制系统的异同点,并提出了具体的实现方式。理论分析和数字仿真试验证明了该方案的可行性。     

细胞光电型传感器及其在毒性评价中的应用

20世纪60年代以来,体外细胞培养技术不断成熟,体外细胞毒性评价由于实验周期短、成本低和毒性机制易于探明等优点得到快速发展。当前对体外培养的细胞系的性质检测手段也是多种多样,其中细胞活性检测法是最常见的方法之一。对当今比较主流且研究较为广泛的光电型细胞传感器的类型及应用进行综述,主要包括电流型细胞传感器、阻抗型细胞传感器、电位型细胞传感器和光学细胞传感器。     

基于法拉第效应的光纤磁场传感技术

针对亚铁磁材料阐述了基于法拉第效应测量磁场的理论基础，讨论了传感器的响应特性和方向性，并分析了传感器的频率响应和噪声特性。对于3mm长的YIG(Yttrium Iron Garnet)样品，当B≤60mT时，传感器的输出为线性而且没有滞后作用；在80Hz的频率点的噪声相当于10nT／√Hz磁场，传感器的频率响应在2．5MHz—700MHz以内是基本平直的。这些指标说明基于法拉第效应的光纤磁场传感器适合脉冲磁场的测量。     

对双折射不敏感的光纤电流传感器系统研究

讨论了双折射对光纤电流传感器稳定性影响，并介绍了一种采用光学偏振控制器、块状玻璃传感头和单光路检测的光纤电流传感器。理论分析和实验结果表明，这种结构的光纤电流传感器能够有效地消除输入、输出光纤及传感头的双折射对系统测量灵敏度的影响，使系统工作稳定可靠。     

霍尔电流传感器的性能及应用

分析了霍尔电流传感器的工作原理，介绍了几种典型的霍尔电流传感器外形结构，安装接线方法，对在检测电流或电压的实际应用中应如何提高测量精度、减小外部电磁场的干扰及相关计算也作了详细阐述。     

绝缘测量用微量流传感器研究

对用于绝缘泄漏电流测量用微电流传感器的误差进行了详细分析，讨论了减少其误差的方法，并给出了一种改善其非线性的方法，实现表明该方法可以显著改善微电流传感器的非线性特性。     

XLPE电缆综合在线监测系统的研制

本文研制了一套XLPE电缆的综合在线监测系统,该系统通过电缆接地线同时监测直流分量、中性线电流以及局部放电信号对电缆主绝缘和外护套实施绝缘评估。研制的监测系统由高频电流传感器、工频电流传感器、直流电流传感器、数据采集系统以及相应的保护电路组成。其中高频电流传感器实现电缆局部放电信号的检测,响应频率选在1～8MHz;工频电流传感器实现电缆中性点接地线电流信号的测量,量程为0～50mA,精度为1%;直流电流测量通过高精度电阻实现,测量精度可达10nA;监控后台采用装有专家系统的工业控制计算机实现电缆绝缘的智能诊断。     

基于金刚石体系的固态量子计算

量子计算科学是近年来物理学领域最活跃的研究前沿之一,其开拓了与经典方式具有本质区别的全新的信息处理模式.量子计算研究的根本目标是建造基于量子力学基本原理的量子信息处理技术,能在许多复杂计算问题上大大超越经典计算性能的新型计算模式.量子计算需要一个良好的量子体系作为载体.基于自旋的量子体系由于其实用的可操作性,成为量子计算载体的优秀候选.自旋的所有量子性质表现在自旋的叠加态、自旋之间的纠缠和对自旋的量子测量上.基于系综的量子计算演示实验已经被多次实现,但是系综体系在可扩展性上有其原理上的缺陷.要实现可扩展的大规模室温固态量子信息处理和量子计算的突破,实现单量子态的寻址和读出是一个最重要的前提.在已经提出的单自旋固态量子计算载体中,比较突出的一类是基于金刚石中的氮-空位色心单电子自旋体系.金刚石中的氮-空位色心单电子自旋量子态可以在室温下初始化、操控与读出,成为室温量子计算机载体的优良候选者.我们首先回顾金刚石氮-空位色心单电子自旋体系作为量子计算机载体的重要进展;然后讨论了该体系在纳米尺度灵敏探测和成像方面的重要应用;最后,描述了此领域的前景.     

激光与微波功率对金刚石NV色心磁强计ESR谱线的影响研究

金刚石氮空穴色心磁强计广泛采用连续波光探测磁共振脉冲进行磁测,其灵敏度指标主要受到激光功率和微波功率影响.基于金刚石氮空穴色心系综搭建了一套共聚焦磁场检测系统,调节激光功率和微波功率测量相应的电子自旋共振谱的谱线半高宽和谱线对比度.实验表明,谱线半高宽主要受到微波功率影响,谱线对比度同时受到微波功率和激光功率影响;保持微波功率不变提高激光功率,观测到了明显的谱线半高宽变窄.系统的最优参数可分两步获得,首先调整微波功率获得较好谱线半高宽,再提高激光功率获得更好的对比度和谱线半高宽.      

光纤传感器的现状和应用

传感技术的发展经历了三个阶段，即结构型传感器、物性型传感器和智能型传感器，其测量技术、方法和特点的发展历程见表1。     

漏磁法测量导磁材料的厚度及缺陷

阐述了电磁式漏磁通法检测导磁材料厚度及缺陷的原理，推导了厚度测量的理论依据．基于该原理设计了传感器，建立了试验平台，并对影响传感器特性的单一因素进行了试验与分析．结果表明：采用聚磁件。减小提高距离，增加线圈匝数和励磁电流，减小传感器列间隙，减少磁化时间均可提高传感器分辨率；环境温度对测量结果影响可以忽略；对缺陷只能作定性检测；被测对象的材质对测量结果影响较大，检测不同材质对象时应分别标定．     

2015-02 国内期刊亮点

光学超分辨成像精度破极限达4.1 nm中国科学院量子信息重点实验室孙方稳研究组利用光学超分辨成像技术实现了对单个自旋态的纳米量级空间分辨率的测量和操控,其成像精度达到4.1 nm。研究成果1月2日发表在Light:Science & Applications上。金刚石中的氮—空位色心是一种发光缺陷,近几年在量子信息领域得到广泛关注,被认为有望实现室