量子光学和量子信息基础

量子光学是以辐射的量子理论研究光的产生、传输、检测及光与物质相互作用的学科，量子信息学是量子力学和信息学的交叉学科，其重要的两个应用方向是量子通信和量子计算。本书全面涵盖了量子光学和量子信息的内容，可作为两方面的教科书。     

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。     

半导体量子点Rabi振荡品质因子及其退相干机制

采用光致发光方法和纳米光谱成像技术,研究了单个半导体量子点中激发态激子的Rabi振荡。观测了在两个延时位相可控的!/2脉冲激发下,激发态激子数随其量子比特位相旋转而振荡的特性。由实验观测结果分析得知此单个半导体量子点量子比特的自由旋转品质因子约为9.8×104,动力旋转品质因子约为18。讨论了激子从浸润层到量子点的俘获过程对Rabi振荡衰减退相干的影响。简要分析了量子点的激子自旋操控和单光子发射统计特性。     

高压放大器

高压放大器主要应用于非线性光学、量子光学、量子通讯、量子测量等科学研究领域,在放大模式下输出可调节的直流电压或直流高压调制的函数信号,用于开环或闭环控制系统中,如在铯原子相干光谱研究中,用于光栅外腔半导体激光器的频率调谐;在“连续变量的量子密集编码系列实验中”用来锁定光学谐振腔;     

铁磁-超导体系中磁振子的非经典效应

性能互补的物理体系所构成的混合量子系统集合了不同量子体系的优势,比单一量子系统更适合执行特定的任务.近期,基于磁振子的混合系统以其独特的优势为量子信息科学提供了一系列优质平台.磁振子是磁性材料集体激励所产生的自旋波量子,具有高自旋密度、低耗散速率以及易于调控等优点,并且可以与微波光子、光学光子、声子、超导量子比特等不同的量子体系耦合,展现出良好的兼容性和可扩展性.磁振子与超导量子比特所构成的铁磁-超导系统,集合了磁振子与超导量子比特的互补优势,在理论和实验上得到了广泛研究.本文综述了量子光学领域中铁磁-超导量子系统的发展过程及研究进展,并对该领域的未来发展方向进行展望.     

光电国家实验室（筹）成功举办第9期武汉光电论坛

2008年10月21日,光电国家实验室成功举办第9期武汉光电论坛.此次论坛邀请到美国佐治亚理工大学终身教授、长江学者尤力教授作了题为《原子和光子:从量子调控到量子信息技术》的报告.尤力教授的研究方向是光与物质相互作用的理论.现在主要兴趣在原子物理、量子光学以及量子计算.     

基于Jaynes-Cummings模型的量子参数估计与初态优化

参数估计理论是根据实验测量数据推断物理模型中未知参数的重要理论工具.Jaynes-Cumming模型是量子光学中广泛使用的模型,描述了二能级原子和单模量子光场之间的相互作用.利用参数估计理论系统地研究了该模型中光-原子耦合强度g的估计精度,并找到了可达到最高估计精度的初态.该结果可以提高基于Jaynes-Cumming模型的量子精密测量的精度,该研究方法也可用于其他基于混合量子系统的量子度量学研究.     

电磁场辐照下量子线的两能级电子波函数

从理论上研究了在横向极化的外电磁场辐照下量子线的电子态．使用量子光学中两能级原子与电磁场相互作用的半经典方法,得到了在自由电子和弱场假设下两能级电子与场相互作用的波函数表达式．此波函数包含了外场的频率和强度以及量子线的几何参量,由此可研究决定系统与时间有关的输运性质．     

冲破“标准量子极限”——中国科技大学郭光灿量子光学小组实现高精度量子相位测量

日前,中国科技大学中科院量子信息重点实验室郭光灿院士领导的量子光学小组实现了高精度的量子相位测量,冲破了“标准量子极限”。并十分接近于量子力学的理论极限——海森堡极限。这种新颖的相位测量方案原则上突破了因测量引发光子数损耗的局限,可望在其他物理量的高精度测量中得到重要应用。     

高压放大器

专利号：ZL200510012408．1 高压放大器主要应用于非线性光学、量子光学、量子通讯、量子测量等科学研究领域,在放大模式下输出可调节的直流电压或直流高压调制的函数信号,用于开环或闭环控制系统中,如在铯原子相干光谱研究中,用于光栅外腔半导体激光器的频率调谐;在“连续变量的量子密集编码系列实验中”用来锁定光学谐振腔;用于光学信号存储中环形腔的锁定等。     

幺正时间演化算符的推导及其在量子信息中应用

采用J-C模型,在原子与场共振相互作用时,就半经典和全量子化两种情形下推导出量子光学中一个十分有用的幺正时间演化算符,并应用这一算符展示了一种量子隐形态传输的方案.     

中科大首次攻克拓扑量子纠错难题

“非常重要的原理性实验，一个艰苦卓绝的英雄主义的量子光学实验”——获得《自然》杂志审稿人如此好评的，是该杂志在量子信息领域首篇以中国为第一单位发表的论文。该论文在世界上首次成功实现了拓扑量子纠错，取得可扩展容错性量子计算领域的重大突破，为将来实现真正的量子计算打下了坚实基础。     

含时硬币算符作用下量子行走的传输和纠缠特性

在一维晶格离散时间量子行走中,我们引入含时硬币算符,分别研究了由单个硬币算符和两个硬币算符直积作用下的概率分布及纠缠动力学行为.研究发现在改变硬币参数的情况下,单个硬币作用和两个硬币作用的量子行走都可以展示包括动力学局域化,量子弹道传输在内的丰富的动力学行为,而且硬币自由度和位置自由度之间的纠缠随演化时间的增加出现周期...     

关于量子或门的再研究

本文利用量子博弈理论中量子策略比经典策略更具优越性这一结论,为实现量子或门又提供了一套新的方案,该方案的工作机制为：由单个量子硬币理论导出两个量子硬币理论,利用两个量子硬币博弈游戏的相关结论实现了量子或门。     

关于量子或门的再研究

本文利用量子博弈理论中量子策略比经典策略更具优越性这一结论,为实现量子或门又提供了一套新的方案,该方案的工作机制为:由单个量子硬币理论导出两个量子硬币理论,利用两个量子硬币博弈游戏的相关结论实现了量子或门。     

量子物理或可“操纵”过去事件

据物理学家组织网4月24日(北京时间)报道,维也纳大学量子光学和量子信息学院以及维也纳量子科学与技术中心的研究人员首次在实验中证明,有关两个粒子是否处于纠缠或分离的量子状态,或可由这些粒子被测量后和不再存在时     

时空的量子涨落

本书为世界科学出版社出版的《当代化学物理学》系列丛书的第25卷,详细地阐述了量子引力的三个关键内容：唯象学、潜在的实验检验和基本理论。在唯象学部分强调了把度规量子涨落处理为偏离经典预期的扭转曲线,从而导致一些可以探测这种涨落的可能的实验构形。设计的这些实验中,大多数是对光子与原子的相互作用中一些非常精细的量子引力效应的量子光学测量。     

分立空间低维纳米尺度系统

当前受到普遍关注的一些重要的研究方向,如外场作用下晶格上的电子、量子光学、量子电子学、神经网络、信号处理、介观系统以及超晶格等,都涉及到分立空间的量子系统。近一、二十年,在紧束缚固态物理学与分立的和q——变形方程的理论进展之间的相互推动,     

信息

<正>超导量子计算机有了首个光电开关量子比特是未来量子计算机的基本构建单位,主要用来存储量子信息。量子数据传输总线(量子客车)使得量子比特可以一个一个连接起来,从而实现信息传递。量子总线由空腔(cavity)组成,其可让单个微波光量子伪装成标准波,还能在短时间内储存量子位。某量子位中的信息被编码后,在转移到另一量子位前可在空腔中储存10纳秒。最近美国国家标准技术研究院(NIST)的科学家首次为由量子比特和量子传输总     

拓扑绝缘体量子点中的磁交换相互作用

从理论上研究了拓扑绝缘体量子点中的磁交换相互作用.在拓扑绝缘体量子点中,边缘态电子数可以通过量子点的尺寸和外加电场进行调控.当量子点中掺入单个磁离子并且边缘态填充奇数电子时,电子与单个磁离子之间的交换相互作用达到最大值;而边缘态填充偶数电子时,电子与单个磁离子之间的交换相互作用消失.当量子点中掺入2个磁离子时,电子与Mn离子的sp-d相互作用会出现奇偶振荡行为,Mn离子间的相互作用取决于Mn离子间距和量子点壳层中的电子数,表现出典型的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida型间接交换机制.工作澄清了拓扑绝缘体量子点壳层结构对其磁性的影响,有助于人们设计基于拓扑绝缘体量子点的自旋电子学或量子信息器件.