激光和量子电子学

量子电子学隶属物理学,它和应用技术领域的关系密切,激光是其实用性应用的基础.光电子学或电子光学随着激光的实用化进展而分化并继续发展.无疑量子电子学本身是物理学的分支,而激光光谱学则成为基础物理应用中的重要部分.以下将讨论今后激光和量子电子学的发展.     

激光在化学反应中的量子控制

本世纪最大科学成果之一的量子学理论确立以来,对如何观察、控制分子的量子状态,探索分子量子状态与物质性质的关系成了近年来科技界的重要研究课题.半个世纪以来,由于激光、半导体和光学技术的迅速发展,目前,科学家已经实现了对单个分子的观察和动力学控制.在分子科学的微观领域中,科学技术工作者已开始利用激光技术进行分子的设计,化学反应过程中的观察和控制.在化学领域中,利用激光技术进行基础和应用研究已经相当普遍,而在同位素分离和光化学反应(光合成、光分解、光催化)等方面出现的大量科技成果引起了国际学术界的极大关注.为此,科技…     

氧化锌微腔激光的模式调控

振荡模式的调控与单模激光的实现是微腔激光器走向实际应用所需解决的关键问题.本文从微腔模式的基本理论出发,按不同的调控机理梳理了ZnO微腔激光在模式调控方面的主要进展.首先,阐述了分布布拉格反射(DBR)或分布反馈(DFB)结构、腔体尺寸控制、游标效应等传统静态调控方式在ZnO微腔激光模式调控中的结构设计与研究进展;进一步讨论了通过压电、电光等物理效应调制折射率来实现ZnO微腔激光模式的动态调控;最后,综述了表面等离激元效应在实现纳米激光调控方面的最新进展,并系统分析了相关调控手段在ZnO微腔激光模式调控中的优点及存在问题.这些模式调控的方法不仅适用于ZnO紫外激光,同时也为其他材料、其他波段的微腔激光提供了参考.     

量子密码学的理论基础

世界上有两门学问公认比较难:一门是密码学,一门是量子物理.难的原因完全不同:密码学难是因为世界上有人太聪明,难在巧夺天工的构造和叹为观止的分析;量子物理难是因为大自然深奥难测,其微观规律远离人们的直觉,难在真正的理解和把握.玻尔(N.Bohr)曾经说过:一条深刻真理的反面可能是另一条深刻的真理.这句话集中体现了量子物理的辩证本质.量子密码学要把两者结合起来,其难度可想而知.     

量子光-声模式混合器原理

模式混合器是光学实验中常见的元件,一个简单的例子是分束器,它实现两个不同的光场模式之间的混合,随着量子光学中量子非破坏性(Quantum non-demolition,简称QND)测量的深入研究,分束器的作用越发重要,同时,不同自由度的运动的耦合也越来越受到重视。本文报道的是一种光-声的量子模式混合器(Optic-Acoustic mode-Combiner;简称OAC),其原理是基于受激Brillouin散射(Stimulated Brillouin scatering,简称SBS)过程中声波模和其相应的散射光模间所建立的量子相干性。这一量子相干性的根源在于:在受激Brillouin散射过程中,强泵浦光场会同时激发出一个散射光子和相应的声子。正是这种非线性过程提供了所需的量子相干性。图1中(a~(in),b~(out))分别是光场和声场的消灭算符,上标in和out表示输入模和输出模。 我们发现OAC与分束器间有许多相似之处。例如,分束器可以通过输入压缩光场实现对另一输入光场的QND     

量子云计算理论与应用简述

经典计算机在处理大规模数据集或是高强度计算的时候,受硬件工艺与算法原理限制存在性能瓶颈。为了解决此类问题,人们构想出了用量子计算机通过量子力学的微观性质进行计算。近年来实验技术上的突破使得一些科技公司推出了面向公众的量子计算机,以更深刻地理解量子算法并解决一些实际问题。文章介绍了量子云计算的基本原理和发展现状,并给出了量子云计算应用的成功案例,希望以此引起人们对此领域的关注。     

量子点与光子晶体微腔的耦合

近20年来,量子点与光子晶体微腔的耦合体系受到了国内外的广泛关注,并取得了迅速的发展.它提供了一个有效的光与物质相互作用的量子界面,在光学器件的优化以及量子信息处理等方面都有广泛的应用前景;同时,它具有高集成度,通过与波导集成可实现片上集成的光学芯片.本文主要介绍了自组织生长量子点与光子晶体微腔及其耦合体系的基本原理和...     

《辐射和光场的量子统计理论》

本书内容大致分为两部分：一是有关光场和电子场（相对论性）的量子化，光子的基本性质（如自旋、宇称、动量和角动量、能量等），狄拉克方程的物理内涵和正反电子对的概念，量子电动力学的基本方程组，洛伦兹条件问题，散射算符和费曼图，原子对光子的吸收，电多极辐射和磁多极辐射，原子在强光下的拉比振荡，共振荧光等；二是光场的相干态和挤压相干态，光场的量子统计描述，光学测量与光场的相关函数，原子和光场与库的作用，耗散与涨落的量子统计理论（主方程和量子朗之万方程），激光的量子理论等．     

对同一世界的多次观察—量子理论的解释

1.多值世界模型虽然量子论的多值世界解释愈来愈为人们所重视,但是对于这一解释的实质性内容并未取得普遍可以接受的一致看法。这种状况并不奇怪,因为埃弗里特(1957)的原始论文实际上不是讨论解释问题,而只是把量子论的形式化体系应用于特定场合,要求读者认真地把它看成是一切物理现象和过程的描述。我们在本文中将严格地遵循这一思路,并给出一种与之相适应的解释。当然没有必要申称我们的解释     

量子逻辑网络下的完全多回路量子密集编码

提出了一种完全的多回路的量子密集编码方案. 它可以提高张竞夫等人最近提出的核磁共振实现多回合量子稠密编码方案的信源容量. 信息接收方在每次循环中用两个量子比特来记录四个局域幺正操作.     

对量子引力理论的检验

多年来，物理学家们一直探索用同一种理论描述自然界的4种基本力（引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用）。在这4种力中，只有引力尚缺量子力学的描述，各种量子引力学说都在试图提供这种描述，但检验这些理论的预见是否正确需要极高的能量，远远超过世界上正在运行中的和计划建造的粒子加速器所能提供的能量。     

基于公钥的单向量子身份认证

提出了一种没有纠缠的量子公钥认证体系. 借助公钥密码基础设施(PKI)的思想, 引入一个可信的认证中心(CA)对用户注册并辅助认证. 一个用户A随机选择一个公钥, 通过注册后CA发给A一个私钥. A利用私钥对认证消息编码后发给CA, CA利用与公钥对应的秘密值对所接收的信息施加幺正操作, 然后发送给验证方. 验证方利用A的公开钥验证消息发送者(A)的身份.     

量子计算行业教育的发展

2020年,欧洲战略咨询委员会的量子旗舰计划成员正式向欧盟委员会提交了战略研究议程,提倡全欧推广覆盖高中教育、大学教育和产业工人培训的量子教育项目。国内外类似的量子教育措施正不断涌现,给中国量子教育的发展提供了一定的参考。文章主要对量子计算、量子教育行业的发展、量子教学工具的现状等内容进行了综述性梳理,试图探寻目前量子计算行业教育发展的困境,以期为推进中国量子计算教育寻找思路。     

量子生物学的曙光

乍看起来,量子效应和生物有机体似乎各占一方,有着大壤之别。量子效应通常在纳米条件下才能够观察到,其产生的环境为超高真空、极度低温,以及严格控制的实验室环境。而生物有机体处在宏观世界中,温暖、纷杂、无拘无束。量子现象,比如“量子相十”,表现在其系统各部分的波型都保持同步,不会在细胞的变幻莫测中停留百万分之一秒。     

量子计算行业教育的发展

2020年，欧洲战略咨询委员会的量子旗舰计划成员正式向欧盟委员会提交了战略研究议程，提倡全欧推广覆盖高中教育、大学教育和产业工人培训的量子教育项目。国内外类似的量子教育措施正不断涌现，给中国量子教育的发展提供了一定的参考。文章主要对量子计算、量子教育行业的发展、量子教学工具的现状等内容进行了综述性梳理，试图探寻目前量子计算行业教育发展的困境，以期为推进中国量子计算教育寻找思路。     

量子轨迹的反面

如果物理学家避免使用孤立系统的概念,那么,他们在量子领域和经典领域之间无人之地的探索将会省去许多混乱……     

现代物质观--量子理论的斑斓结晶

量子理论是与相对论齐名的现代物理理论.随着量子理论百余年的创造性拓展,并偕同相对论的百年辉煌,铸成了内涵丰裕的现代物质观;它与相对论时空观相与并立,同样称得上是现代文明的奇丽瑰宝. 现代物质观乃现代的科学自然观之核心,就其主要理论基础而言,可谓是量子理论的斑斓结晶.量子理论与经典物理理论有本质区别,作为其灵魂的量子概念是现代物理学中最具创新意义的革命性概念,由此而导致人们对于物质及其运动方式的认识发生本质上的极大转变.凭藉量子力学的"哥本哈根诠释",还形成了一个崭新的科学哲学观念;那就是说,包容了互补性思想的现代物质观具有深厚的哲学含义和文化底蕴.并且,出于对量子概念的深入探讨,给予"物理实在"以新的定义,这是量子理论促使"人类思想的基本概念结构"之改变的一项奇特表现(虽然对此尚有异议).无疑,伴随于时空观变革的物质观变革,确是现代文明进步的又一重大标志.     

与原子相互作用的量子光场的位相特性

关于量子光场位相的研究,可追溯到Dirac按通常的量子化规则通过类比经典谐振子的们相而对量子场的消灭算符进行极角分解而给出的位相算符的定义。然而,这种简单的类比导致了Dirac的量子场位相理论的不自恰性。后来,许多人试图从不同角度来探讨场的量子位相特性,但这些讨论并没有定义出厄米位相算符,而对位相的一些基本属性也不能给