量子尺寸效应对超薄Pb(111)薄膜性质的影响

讨论了超薄Pb(111)薄膜在构型和稳定性方面的量子机制.首先对量子尺寸效应和电子生长以及薄膜稳定性的判断标准作了介绍,然后以Pb(111)薄膜作为例子,介绍了其生长的特性和强烈的量子尺寸效应,最后阐述了量子尺寸效应对薄膜的物理和化学性质具有深刻影响.     

纳米材料的基本效应及其应用

阐述了纳米材料所独有的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应以及宏观量子尺寸效应,这些效应使得它们在磁、光、电、敏感等方面呈现出常规材料不具备的特性,综述了纳米材料在传感、催化、光学、生物、医学、磁性等方面的应用,并说明了它还将有更广阔的应用前景。     

纳米晶硅薄膜的量子尺寸效应研究

最近的一些研究指出，纳米晶硅薄膜具有量子点（ＱｕａｎｔｕｍＤｏｔ－Ｑ．Ｄ）特征。本文依据一些典型的理论模型，具体计算了纳米晶硅量子点（ｎｃ－Ｓｉ：ＨＱ．Ｄ）的量子化能级、激子的能量移动以及体系的库仑能量随纳米硅晶粒尺寸的变化，并结合我们自己，初步分析并讨论了这些能量参数对纳米晶硅量子点的共振隧穿、光致发光（ＰＬ）和库仑阻塞的影响。     

量子尺寸效应与纳米金属小粒子超导电性

作者考虑到能级分布和能级关联的影响，采用随机矩阵理论，计算了无外场作用时不同粒径超导金属小粒子的两个重要自旋态(s=0，1／2)超导能隙随温度的变化关系，并在自旋s=0时，验证了实验观察所得的超导增强效应。     

带电粒子在外磁场中磁性的量子尺寸效应

应用ＷＫＢ方法计算了圆柱金属体中带电粒子在外磁场中磁性的量子尺寸效应。结果表明,金属圆柱体半径越小,带电粒子的抗磁性越强,当金属圆柱体半径为１００ｎｍ左右时,其抗磁性是Ｌａｎｄａｕ抗磁性的１０＾４～１０＾６倍。另外,当圆柱体的半径比最大抗磁性半径还小时,带电粒子的抗磁性有振荡行为。     

金属超细颗粒热力学统计性质的量子尺寸效应

根据热力学统计理论证明,当计入量子尺寸效应时,由颗粒的尺寸及颗粒表面曲率决定的压力而引起振动谱的重整化,使半径为R的球形金属超细颗粒的德拜温度发生变化。随着颗粒尺寸的减小,颗粒的德拜温度与大块金属德拜温度的比值将减小,当颗粒的尺寸足够大时,其德拜温度趋近于大块金属的德拜温度。     

惯性的经典效应、量子效应及起源的研究

惯性的经典效应是惯性力，量子效应Unruh效应，惯性起源于加速引起的真空变化。     

衬底表面生长Pb膜的量子尺寸效应及驰豫结构研究

项目主要研究在半导体和金属衬底上生长Pb薄膜时的量子尺寸效应,即纳米量级的厚度对薄膜生长规律的影响,进而探讨量子尺寸效应对驰豫结构的影响.这是当前凝聚态物理中两个重要方向———量子尺寸效应和薄膜驰豫结构的交叉点.到目前为止,还没有发现有人开展这样的工作.因此,该项目的研究必将会对凝聚态物理的发展产生一定的影响.     

SOL-GEL法制备的CdS纳米晶粒的量子尺寸效应

采用溶胶－凝胶法制备Ⅱ－Ⅵ族化合物ＣｄＳ颗粒胶体溶液,研究其晶体结构量子尺寸效应,结果表明ＣｄＳ颗粒的晶体结构为纤锌矿结构,颗粒尺寸可以通过改变反应物的浓度加以控制,当颗粒尺寸为５ｎｍ左右时,成功地观察到了ＣｄＳ能隙的蓝移现象。     

水溶性CdTe量子点在金属离子检测中的尺寸效应

以巯基乙酸作为修饰剂,控制原料比例、pH值、反应时间,合成了不同粒径的荧光CdTe量子点,通过对各个金属离子的响应测试发现:小粒径量子点均对汞离子表现出淬灭的现象,其他金属离子则无明显响应;而大粒径量子点则对银离子表现出明显的淬灭现象,其他金属离子则无明显响应,两种粒径的量子点对Hg~(2+)和Ag~(+)的检测限分别为8.7 nmol/L和9.9 nmol/L。Hg~(2+)与大小粒径量子点作用的不同现象可能是由于小粒径量子点具有较大淬灭半径所引起,而Ag~(+)与大小粒径量子点作用的不同现象可能是由于大粒径量子点与银离子作用后发生了电子转移过程。证明量子点对金属离子的响应不仅与量子点的修饰剂有关,还与其粒径大小有关。利用这种方法,实现了对Hg~(2+)和Ag~(+)良好的灵敏性和选择性检测。     

基于弱测量和量子反弱测量的三能级量子系统稳定研究

利用弱测量和量子反弱测量方法研究了一个V-型三能级量子系统处在振幅耗散退相干环境作用下的问题.得到了相应的最优化条件、保真度以及成功率解析表达式.通过数值模拟,发现到当弱测量和量子反弱测量强度在满足一定条件下,该退相干的三能级量子系统能有效稳定.     

基于量子测量的量子计算模型综述

基于测量的单向量子计算是重要的通用量子计算模型,可以模拟一般量子计算任务。单向量子计算基于量子簇态作为计算资源,利用每个量子位的局部量子测量和经典通信执行一般量子计算。单向量子计算是与量子线路模型等价的量子计算模型。近年来,研究者们对单向量子计算的量子资源、纠缠度量、局部操作简化,以及量子通信等给出一系列研究成果,并基于光学平台开展了一些量子模拟实验。量子簇态与单向量子计算为一般量子计算提供非常好的量子任务处理方式,受到研究者们的广泛关注。该文主要总结基于测量的单向量子计算模型,包括重要的量子资源态、局部信息处理方式,以及与单向量子计算相关的研究;该文对单向量子计算存在的问题和前沿研究方法进行展望,为研究者提供借鉴。     

Multi-step evolution and measurement control of finite-dimensional quantum systems

For finite-dimensional quantum systems,we propose a quantum control scheme based on a multi-step unitary evolution and quantum projective measurements.The objective is to design a control law to steer the system to a target eigenstate of the measurement operator in the least number of steps.Within each control step,unitary evolution and quantum projective measurement are performed in turn until the system reaches the target state.The control process can be modeled as a finite-state Markov chain with an absorbing state.We prove that the controlled system will converge to the target eigenstate with probability one after a finite number of control steps and find a minimal-step-number condition that would steer the system to the target eigenstate in the least number of steps.     

超晶格量子阱中束缚态的能级结构

超晶格是指由两种不同晶体材料交替生长的具有周期性结构的多层薄膜,两种材料的"势垒-势阱"结构就是量子阱.通过使用理想的无限深势阱模型和三角势阱模型,讨论了超晶格中单量子阱束缚态的能级结构和态密度,得到了体系的本征能量与本征函数的表达式.沿超晶格生长方向能量量子化,量子化能量构成了一系列子能带(微带),体系电子态密度与能量无关.     

非对称耦合量子阱中的光学克尔效应研究

详细研究了GaAs/AlxCa1-xAs非对称耦合量子阱的光学克尔效应,并利用紧束缚密度矩阵方法及迭代法导出了光学克尔效应的解析表达式.数值结果表明,入射光强、弛豫率和结构参数(如势垒宽度和右阱宽度)对光学克尔效应有明显的影响;通过优化入射光强、弛豫率和结构参数,可以获得比量子盘模型的克尔系数大四个数量级的克尔系数,其...     

基于量子测量的随机数提取机制

通过分析一般的基于John von Neumann随机数提取机制的随机数生成方案,提出了一种改进的有效生成真随机数的方案。此方案只需制备一种单量子态进行测量,应用John von Neumann提取机制对数据做处理,最后得到平衡随机序列。与之前的方案相比,改进后的方案更加简洁,且初始阶段所需粒子由Bell态简化成了单量子态。在对大量随机序列做统计后估算误差,进一步提出了简单的生成非平衡随机数的方法。     

量子点的尺寸效应及声子对激子基态结合能的影响

利用变分法研究了有很小厚度圆盘形GaAs量子点模型中激子的基态结合能,及电子-空穴间距随量子点尺寸变化的规律．考察了电子-空穴的关联明显加强时及完全束缚发生时量子点的横向尺度,初步考虑了体纵光学声子对量子点中激子基态结合能的影响,得出一些定性的结论。     

量子效应的分解

研究了Hilbert空间上一个量子效应分解成几个sharp量子效应和almost sharp量子效应之和的问题.得到了一个量子效应是sharp效应与almost sharp效应之和的充要条件及是两个sharp效应之和的充要条件,给出了一个效应是almost sharp效应的充要条件.作为应用,证明了当H的维数是无限的或者维数是偶数时,一个量子效应可以分解成两个almost sharp量子效应之和;当H的维数是奇数时,一个量子效应可以分解成至多三个almost sharp量子效应之和.     

Optimal quantum measurement of finite-dimensional systems and coherent anti-Stokes Raman spectroscopy

Quantum measurement is a fundamental problem in quantum control theory and experiments.It can obtain unknown information of quantum systems,and can also change state of the systems inevitably.Both the outcome and back action could be used to control quantum systems.This paper presents recent research progress about optimal control of state transformation in finite-dimensional quantum systems by back action of non-selective quantum measurement,and optimal control of signal and background of CARS (coherent anti-Stokes Raman spectroscopy) by phase shaping technique.In measurement sequence control of finite-dimensional quantum systems,the necessary condition for critical points of the underlying state transformation objective is found to be a highly symmetric form as a chain of equalities,and analytical and numerical solutions in several cases are explored.In the CARS control,it is found that the maximal resonant signal and minimal background at a specific frequency can be achieved by shaping the probe pulse only while keeping pump and Stokes pulses in transform limited forms (TLFs).An arctan-type phase function is obtained for the probe pulse to simultaneously enhance the resonant signal and suppress the background.For broadband background elimination,we find that the optimal phase shaping scheme of probe pulse is quasi-time-delay while keeping the pump and Stokes pulses in TLFs.These conclusions could help design control strategies of quantum devices.