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基于载波频谱分析的激光多普勒振动信号解调
1
作者 朱军 张明蔚 +3 位作者 施鹏磊 侯聪 李翔 俞本立 《量子电子学报》 北大核心 2025年第3期345-353,共9页
激光多普勒振动测量多采用激光外差法,其解调过程中需采用正交混频、滤波、反正切等运算,过程较为复杂,硬件要求较高。本文提出一种基于激光多普勒载波信号的频谱分析的方法,利用载波主频与振动信号引起的边频之间的强度关系,直接解析... 激光多普勒振动测量多采用激光外差法,其解调过程中需采用正交混频、滤波、反正切等运算,过程较为复杂,硬件要求较高。本文提出一种基于激光多普勒载波信号的频谱分析的方法,利用载波主频与振动信号引起的边频之间的强度关系,直接解析出振动目标的振幅与频率信息,最大可检测量不受传统外差解调极限的限制。并通过仿真和实验研究,验证了该方法的可行性。在与标准振动源的对标实验中,在距离振动目标17 m、振动目标频率范围为60 Hz~20 kHz的条件下,散射光信号实测幅值范围为21.44 pm~44.21μm,与参考值相比,展示出良好的一致性,表明本文所提频谱分析方法可应用于平稳振动信号的非接触远距离测量。 展开更多
关键词 激光技术 激光测振 频谱分析 多普勒信号 相干探测
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金刚石纳米柱增强色心荧光收集效率研究
2
作者 谭心 贺占清 +4 位作者 杨桥 王健 苍磊 杜岩龙 祁晖 《量子电子学报》 北大核心 2025年第2期255-264,共10页
金刚石纳米柱可以提高色心的光子发射效率,并对发射的光子有聚集作用。本文采用时域有限差分方法,分析了金刚石纳米柱直径、高度及色心位置等结构变化对纳米柱中色心Purcell因子、光子透射率和光子提取效率等参数的影响,探究了纳米柱结... 金刚石纳米柱可以提高色心的光子发射效率,并对发射的光子有聚集作用。本文采用时域有限差分方法,分析了金刚石纳米柱直径、高度及色心位置等结构变化对纳米柱中色心Purcell因子、光子透射率和光子提取效率等参数的影响,探究了纳米柱结构增强色心发光的机理,并以色心总荧光收集量为目标,寻找最优纳米柱结构参数。研究结果表明,最优结构下色心总荧光收集量是块体金刚石的17倍,并可以用数值孔径NA=0.95的显微镜有效收集,其中纳米柱直径的尺寸误差对总荧光收集量的影响最大,但在±20 nm范围内也可达到13倍以上。本研究为金刚石色心发光增强结构的设计和制备提供了参考。 展开更多
关键词 量子光学 荧光增强 时域有限差分方法 纳米柱 金刚石
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一种聚合物封装的光纤布拉格光栅超声波传感器
3
作者 涂兴华 赵海洋 《量子电子学报》 北大核心 2025年第2期286-294,共9页
针对裸光纤光栅对超声波响应灵敏度较低的问题,本文提出一种聚合物封装的光纤光栅传感器,通过在光纤光栅周围封装一层厚度远超光纤直径的聚合物涂覆层,提高了光纤光栅在受到超声波作用时的应变灵敏度。首先,建立光纤光栅传感模型,根据... 针对裸光纤光栅对超声波响应灵敏度较低的问题,本文提出一种聚合物封装的光纤光栅传感器,通过在光纤光栅周围封装一层厚度远超光纤直径的聚合物涂覆层,提高了光纤光栅在受到超声波作用时的应变灵敏度。首先,建立光纤光栅传感模型,根据传输矩阵法仿真分析了聚合物杨氏模量和泊松比对光纤光栅应变的影响。随后,利用聚氨酯(PU)、聚丙烯酸酯(ABR)与聚氯乙烯(PVC)塑料三种不同参数的聚合物材料封装光纤光栅,通过线性边缘滤波法将光纤光栅的波长漂移转化为电压信号,测量封装后的传感器对超声波的传感特性。研究结果表明,聚合物杨氏模量的降低与泊松比的提高有助于改善光纤光栅对超声波的响应灵敏度。三种材料中,PU封装后的效果最好,峰值电压达到139.6 mV,约是裸光纤光栅的15倍,且封装后的传感器的峰值电压随着距声源距离的增大呈指数型衰减,符合超声波在水中的理论衰减趋势,可以用来还原空间中的声场状态。 展开更多
关键词 纤维与波导光学 光纤布拉格光栅 线性边缘滤波法 聚合物 超声波传感
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基于里德堡原子的超外差宽带频谱测量设计与实现
4
作者 韩顺利 刘贵祥 +2 位作者 柴继旺 张映昀 柳扬 《量子电子学报》 北大核心 2025年第4期546-555,共10页
量子传感器是理想的电磁频谱探测媒介,有望突破传统频谱测量在响应带宽与测量灵敏度上的限制,具有广阔的应用前景。本文提出了一种基于原子混频机理的超宽带连续频谱测量系统,重点分析了非谐振区域内本振射频场对差频信号信噪比的影响... 量子传感器是理想的电磁频谱探测媒介,有望突破传统频谱测量在响应带宽与测量灵敏度上的限制,具有广阔的应用前景。本文提出了一种基于原子混频机理的超宽带连续频谱测量系统,重点分析了非谐振区域内本振射频场对差频信号信噪比的影响。利用原子非谐振超外差技术,在每个里德堡态上实现了一定频宽的电磁波频谱测量,并通过快速调谐本振射频场和耦合光波长,实现对跨微波(1~40 GHz)和太赫兹波(110~170 GHz)两个频段电磁频谱的连续测量,谐振区域最小可测量场强值为0.32μV/cm,非谐振区域40 GHz处最小可测量场强为2.34μV/cm,动态范围超过70 dB,频率分辨率≤10 Hz。本工作实验验证了基于里德堡原子的量子传感器具有全频带、高灵敏度电磁频谱响应特性,为高灵敏度原子频谱仪的研制奠定了研究基础。 展开更多
关键词 量子信息 频谱测量 量子传感 里德堡原子 超外差测量 电磁场精密测量
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Lipkin-Meshkov-Glick模型中的自旋压缩和量子纠缠
5
作者 李嵩松 《量子电子学报》 北大核心 2025年第3期361-368,共8页
自旋压缩和量子纠缠在量子信息处理中有着十分重要而广泛的应用,因此,如何在各种不同量子系统中产生自旋压缩和量子纠缠一直是相关研究领域的热点之一。本文理论研究了在Lipkin-Meshkov-Glick模型中如何产生自旋压缩和量子纠缠,利用自... 自旋压缩和量子纠缠在量子信息处理中有着十分重要而广泛的应用,因此,如何在各种不同量子系统中产生自旋压缩和量子纠缠一直是相关研究领域的热点之一。本文理论研究了在Lipkin-Meshkov-Glick模型中如何产生自旋压缩和量子纠缠,利用自旋波近似,解析计算了自旋-自旋相互作用参数和线性相互作用参数对量子纠缠和自旋压缩的影响。研究结果表明,通过调节线性相互作用强度、自旋-自旋相互作用强度及其演化时间,可以周期性地产生自旋压缩和量子纠缠。其中,线性相互作用越小或自旋-自旋相互作用越强,产生的纠缠和自旋压缩越好,周期也越大。 展开更多
关键词 量子光学 自旋压缩 量子纠缠 Lipkin-Meshkov-Glick模型 自旋波近似
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任意大小二值图像的量子描述及形态学处理方法 被引量：1
6
作者 张亚奇 赵娅 李盼池 《量子电子学报》 北大核心 2025年第1期56-69,共14页
为解决量子计算机上图像的形态学处理问题,研究了几种量子图像的形态学处理方法。首先,提出了一种改进的任意大小图像的量子描述方法,该方法对于像素值和像素位置均采用量子基态描述,其中描述像素位置的量子基态数量等于像素个数。随后... 为解决量子计算机上图像的形态学处理问题,研究了几种量子图像的形态学处理方法。首先,提出了一种改进的任意大小图像的量子描述方法,该方法对于像素值和像素位置均采用量子基态描述,其中描述像素位置的量子基态数量等于像素个数。随后,通过设计“膨胀、腐蚀”这两种基本操作的量子线路,设计出几种二值图像的量子形态学处理方法,包括:图像去噪、边界提取、骨架提取。最后,通过经典计算机上的仿真,验证了所设计的几种量子形态学方法的执行效果,并基于所用基本量子门数量分析了量子线路的复杂度。研究结果表明,本工作提出的方法可以实现对经典方法的加速。 展开更多
关键词 图像处理 量子形态学处理 量子图像表示 量子形态学膨胀 量子形态学腐蚀
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近红外光谱联合机器学习测定樱桃番茄中的番茄红素
7
作者 高翔堃 董璇 +2 位作者 刘超 詹杰 黄青 《量子电子学报》 北大核心 2025年第3期313-323,共11页
针对樱桃番茄中番茄红素的近红外光谱检测,采用机器学习算法建立了定性和定量分析模型。首先对番茄红素的提取与检测方法进行优化,然后基于7000~8000 cm^(-1)和10000~11000 cm^(-1)两个波段的光谱,建立了用于樱桃番茄中番茄红素含量预... 针对樱桃番茄中番茄红素的近红外光谱检测,采用机器学习算法建立了定性和定量分析模型。首先对番茄红素的提取与检测方法进行优化,然后基于7000~8000 cm^(-1)和10000~11000 cm^(-1)两个波段的光谱,建立了用于樱桃番茄中番茄红素含量预测的组合间隔偏最小二乘(siPLS)模型。相较于现阶段的偏最小二乘(PLS)定量模型, siPLS模型在预测准确度方面有一定的提升,其训练集相关系数R_(c)=0.8008,训练集交叉验证均方根误差E_(RMSEC)V=9.56 mg/kg,测试集相关系数R_(p)=0.8683,测试集均方根误差E_(RMSEP)=4.59 mg/kg。进一步引入回归型支持向量机(SVR)算法建立定量模型,对比分析表明,SVR模型比siPLS模型的性能更优,其R_(c)=0.9559,E_(RMSEC)=4.229 mg/kg;R_(p)=0.8959, E_(RMSEP)=8.363 mg/kg。最后,基于支持向量机(SVM)和多通道卷积神经网络(CNN)-门控循环单元(GRU)联合模型,建立了樱桃番茄中番茄红素的浓度分类模型。结果表明,相较于SVR模型,多通道CNN-GRU联合模型具有更高的定性识别准确率。 展开更多
关键词 光谱学 定性和定量分析模型 机器学习 番茄红素 樱桃番茄 组合间隔偏最小二乘
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激光测速在线材速度测定中的应用及优化
8
作者 徐雷 吴海滨 +2 位作者 李梓霂 陈新兵 宋伟 《量子电子学报》 北大核心 2025年第2期278-285,共8页
本研究基于激光多普勒测速原理,采用快速傅里叶变换(FFT)+连续傅里叶变换(CFT)频率解算综合方法,提高了线材速度测量精度。该方法结合自相关检测、FFT频谱估计、CFT频谱细化和能量重心估计频谱校正,实现了有效降噪,并提升了信噪比和频... 本研究基于激光多普勒测速原理,采用快速傅里叶变换(FFT)+连续傅里叶变换(CFT)频率解算综合方法,提高了线材速度测量精度。该方法结合自相关检测、FFT频谱估计、CFT频谱细化和能量重心估计频谱校正,实现了有效降噪,并提升了信噪比和频谱分辨率,从而提高了线材速度测量的准确度。仿真和实验结果表明,经过一重自相关后,采集信号的信噪比得到提升,速度测量平均绝对误差低于0.01 m/s;与Welch频谱估计相比,本方法在不同速度条件下速度测量的绝对误差更小,准确度更高。生产现场测试表明,不同工段的速度测量均满足高速线材生产控制的要求,证实了该方法的实用性。 展开更多
关键词 激光技术 激光多普勒测速 快速傅里叶变换 连续傅里叶变换 线材 频谱细化与校正
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纳米光纤冷原子系统中光场二阶光子关联的测量
9
作者 秦伟 丁腾龙 +4 位作者 蒋源 苏殿强 姬中华 郭龑强 赵延霆 《量子电子学报》 北大核心 2025年第4期516-525,共10页
二阶光子关联在光场量子统计特性表征中发挥着基础且重要的作用。本文研究分析了冷原子辐射荧光与纳米光纤波导模式耦合的光子关联特性,实验探究了冷原子体系中原子数目对高效耦合至纳米光纤中辐射荧光二阶光子关联的影响。对单端和双... 二阶光子关联在光场量子统计特性表征中发挥着基础且重要的作用。本文研究分析了冷原子辐射荧光与纳米光纤波导模式耦合的光子关联特性,实验探究了冷原子体系中原子数目对高效耦合至纳米光纤中辐射荧光二阶光子关联的影响。对单端和双端纳米光纤出射荧光的二阶光子关联的研究结果表明,通过调控冷原子体系中的原子数目,可以观察到单端二阶光子关联特性从聚束到反聚束的变化,而双端二阶光子关联特性始终保持着反聚束的特征。本工作揭示了冷原子与纳米光纤相互作用辐射光场的高阶光子关联特性,并为发展冷原子全光纤量子信息平台提供了实验基础。 展开更多
关键词 量子光学 二阶光子关联 纳米光纤 冷原子 聚束 反聚束
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基于遗传算法的多频段太赫兹类电磁诱导透明超材料传感器的优化设计
10
作者 葛宏义 贾志远 +5 位作者 蒋玉英 张元 吴旭阳 季晓迪 孙振雨 崔光远 《量子电子学报》 北大核心 2025年第3期369-380,共12页
超材料的类电磁诱导透明(EIT)效应提供了一种独特的方法来增强光与物质的相互作用,在高灵敏传感方面显示出巨大的应用潜力。然而,传统的太赫兹超材料优化方法主要依赖于研究者的经验,如何快速优化并实现多频段的高灵敏度仍然具有挑战性... 超材料的类电磁诱导透明(EIT)效应提供了一种独特的方法来增强光与物质的相互作用,在高灵敏传感方面显示出巨大的应用潜力。然而,传统的太赫兹超材料优化方法主要依赖于研究者的经验,如何快速优化并实现多频段的高灵敏度仍然具有挑战性。针对以上问题,本工作采用遗传算法,设计并优化了一种具有类EIT效应的超材料传感器,通过三维电磁场仿真计算与遗传算法的结合实现参数的自动优化。结果表明,使用遗传算法优化结构参数可以减少大量重复的人工操作,提高了设计效率。设计的传感器在0.3~1.5 THz频率范围内产生了三个类EIT透明窗口,通过衬底刻蚀的方法增强了电场与待测分析物的耦合,显著提高了传感器的灵敏度。此外,为验证所设计的EIT超材料作为生物传感器的潜力,还对农药分析物进行了模拟传感。结果表明该传感器能够通过共振频移辨别不同折射率的物质,并且具有多点特征匹配的优势,在传感检测领域具有广阔的发展前景。 展开更多
关键词 光电子学 太赫兹超材料 类电磁诱导透明 多频段 高灵敏度
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反馈控制增强的量子多参数估计研究
11
作者 杨玉 张沛 李福利 《量子电子学报》 北大核心 2025年第4期464-475,共12页
以量子参数估计为理论基础的量子精密测量技术,凭借其超越标准量子极限的探测优势,获得了广泛关注。很多应用场景往往涉及到对多个物理量的同时精确探测,但由于多个待估计参数的生成元通常不对易,这会使多个参数的估计精度相互制衡,最... 以量子参数估计为理论基础的量子精密测量技术,凭借其超越标准量子极限的探测优势,获得了广泛关注。很多应用场景往往涉及到对多个物理量的同时精确探测,但由于多个待估计参数的生成元通常不对易,这会使多个参数的估计精度相互制衡,最终导致多参数同时最优估计的目标难以实现。不同于制备大尺度纠缠态、压缩态或设计复杂量子测量方案等经典方法,近年来,研究者们从优化量子动力学的角度入手,通过在每组分动力学系统中添加量子控制的方式来调控量子态的演化。该类方法可以实现同时最优估计多个参数,可以克服多参数精度相互制衡的问题。本文对基于反馈控制的该类量子多参数估计方法进行了总结,从多个角度阐述了反馈控制对多参数同时最优估计的提升作用,展现了该技术在实际应用中的潜力,最后总结并展望了量子多参数估计的未来研究趋势。 展开更多
关键词 量子信息 量子精密测量 多参数估计理论 量子控制 量子克拉美罗界
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Tm,Ho:GdScO_(3)晶体光谱参数计算
12
作者 张俊蕊 张庆礼 +3 位作者 孙贵华 李加红 王小飞 窦仁勤 《量子电子学报》 北大核心 2025年第3期414-424,共11页
采用提拉法生长了Tm,Ho:GdScO_(3)高质量单晶,在室温下测量了晶体(100)、(010)与(001)面的透过光谱,计算了晶体的吸收系数与吸收截面,以掺杂离子浓度N与吸收振子强度f的乘积为拟合量,拟合了Tm^(3+)、Ho^(3+)共掺杂时的跃迁强度参量Ω_(... 采用提拉法生长了Tm,Ho:GdScO_(3)高质量单晶,在室温下测量了晶体(100)、(010)与(001)面的透过光谱,计算了晶体的吸收系数与吸收截面,以掺杂离子浓度N与吸收振子强度f的乘积为拟合量,拟合了Tm^(3+)、Ho^(3+)共掺杂时的跃迁强度参量Ω_(t),并计算自发辐射跃迁几率、辐射寿命及荧光分支比等光谱参数。研究结果表明Tm,Ho:GdScO_(3)晶体的发光性能良好。本光谱参数计算结果对其激光输出性能的研究提供了数据参考。 展开更多
关键词 激光技术 TM Ho:GdScO_(3)晶体 光谱性能 JUDD-OFELT理论
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Yb:K_(0.1)Na_(0.9)Gd(MoO_(4))_(2)晶体生长及物性评价研究
13
作者 张传成 任浩 +5 位作者 王苗苗 刘龙超 邹勇 刘海莲 刘文鹏 丁守军 《量子电子学报》 北大核心 2025年第1期148-156,共9页
本文采用提拉法生长出Yb^(3+)掺杂(原子数分数为5%)钼酸钆钠钾激光晶体K_(0.1)Na_(0.9)Gd(MoO_(4))_(2),表征了晶体的结构,使用排水法获得了晶体的密度,测试了晶体的硬度、比热、热扩散系数以及热导率等物理特性,并提出了一种简单有效... 本文采用提拉法生长出Yb^(3+)掺杂(原子数分数为5%)钼酸钆钠钾激光晶体K_(0.1)Na_(0.9)Gd(MoO_(4))_(2),表征了晶体的结构,使用排水法获得了晶体的密度,测试了晶体的硬度、比热、热扩散系数以及热导率等物理特性,并提出了一种简单有效的比热和热扩散系数理论拟合方法,拟合结果与实验结果吻合良好。研究表明:钼酸钆钠钾激光晶体属于四方晶系,具有白钨矿结构特征,晶体的实验密度和理论密度分别为5.3792 g/cm^(3)和5.3460 g/cm^(3);晶体b轴方向的维氏硬度为251.5 kg/mm^(2);随着温度的升高,晶体的热导率从300 K时的1.03 W⋅m^(-1)⋅K^(-1)下降到400 K时的0.91 W⋅m^(-1)⋅K^(-1);该晶体在300 K温度下的比热接近0.62 J⋅g^(-1)⋅K^(-1),表明晶体具有较高的热损伤阈值;在970 nm InGaAs激光二极管激发下,晶体的最强发射峰位于1023 nm处,发射带宽达到了43 nm,表明该晶体有望应用于宽带可调谐和超短脉冲激光领域。对该晶体的机械、热力学性能和光谱性能的研究可以为该晶体的激光性能研究提供重要的参考。 展开更多
关键词 光学材料 K_(0.1)Na_(0.9)Gd(MoO_(4))_(2) 提拉法 热导率 维氏硬度
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基于里德堡原子的电晕放电信号测量
14
作者 袁昊 罗兵 +5 位作者 陈建君 陈震 杨文广 张好 张临杰 张豪峰 《量子电子学报》 北大核心 2025年第4期556-564,共9页
局部放电(PD)是指未形成连接或桥接的两电极间发生局部放电的物理场景,PD现象持续作用会极大地缩短设备的使用寿命,因此监测PD信号并识别其放电类型具有重要意义。传统的PD信号测量方法受限于天线本身的金属材质以及尺寸,在变电站开关... 局部放电(PD)是指未形成连接或桥接的两电极间发生局部放电的物理场景,PD现象持续作用会极大地缩短设备的使用寿命,因此监测PD信号并识别其放电类型具有重要意义。传统的PD信号测量方法受限于天线本身的金属材质以及尺寸,在变电站开关柜等应用场景中难以实现内部近距离探测,限制了测量灵敏度的提升。本文提出了一种基于里德堡原子的PD信号测量方法,可以实现非金属近距离内部高灵敏探测。实验中选择PD最为常见的一种类型—电晕放电进行模块的制备与测量。首先,通过双光子激发将铯原子激发到里德堡态;然后,基于里德堡原子的交流斯塔克效应对电晕放电信号进行测量;最后,使用局部放电相位分辨图对测量结果进行分析,得到电晕放电的相位分布特征以及放电脉冲的分布情况。 展开更多
关键词 量子信息 局部放电 电晕放电 里德堡原子 局部放电相位分辨图
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四基色激光显示系统中色温对立体色域、色域覆盖率及光效的影响探究
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作者 李婷 朱立全 +2 位作者 陈渊通 许立新 顾春 《量子电子学报》 北大核心 2025年第3期391-404,共14页
激光显示以其大色域、高分辨率、高亮度优势,成为第四代大色域显示的代表。为了实现更大色域的显示,需要采用多基色技术与激光显示相结合的方式。然而,显示系统白平衡点色温的不同会导致其复现的颜色范围发生变化。针对此问题,本文理论... 激光显示以其大色域、高分辨率、高亮度优势,成为第四代大色域显示的代表。为了实现更大色域的显示,需要采用多基色技术与激光显示相结合的方式。然而,显示系统白平衡点色温的不同会导致其复现的颜色范围发生变化。针对此问题,本文理论研究了不同色温对四基色激光显示系统的立体色域体积、立体色域覆盖率和光效的影响,并通过实验进行了验证。研究结果表明,在多基色激光显示系统中,采用较高色温的白平衡点可以增加立体色域体积进而提升色彩表现力。与此同时,随着色温的提高,光效值会增加,但立体色域覆盖率会略微下降。如果单纯追求更高的颜色还原度,建议选择色温为6500 K;如果综合考虑立体色域体积、立体色域覆盖率和光效等因素,建议在6500 K到20000 K的范围内选择合适的色温。本研究为实际设计和构建四基色及更多基色的显示系统提供了参考与指导。 展开更多
关键词 激光技术 四基色显示 立体色域 色域覆盖率 光效 颜色还原
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基于量子纠缠光源的椭圆偏振测量技术研究进展
16
作者 牛素俭 解孟雨 +1 位作者 周志远 史保森 《量子电子学报》 北大核心 2025年第4期450-463,共14页
椭圆偏振测量仪(以下简称偏振仪)是用于测量样品光学性质的重要工具,在物理、化学、材料科学等诸多领域都有着广泛的应用,其通过精确测量偏振光在经过样品前后偏振态的变化,并结合特定的理论模型,达到准确评估样品多种光学性质的目的。... 椭圆偏振测量仪(以下简称偏振仪)是用于测量样品光学性质的重要工具,在物理、化学、材料科学等诸多领域都有着广泛的应用,其通过精确测量偏振光在经过样品前后偏振态的变化,并结合特定的理论模型,达到准确评估样品多种光学性质的目的。当前,将新型光源应用到椭圆偏振测量技术中,以提升偏振仪的性能并拓展其应用范围,是相关研究领域的热点之一。而量子纠缠光源因其具有突破散粒噪声理论极限的潜能、极低光强下的抗噪能力以及非局域操控等特性,在量子精密测量领域得到广泛关注。近年来,人们日趋关注基于量子光源与椭圆偏振测量技术相结合的量子偏振仪的原理和应用研究。本文首先回顾了经典偏振仪的工作原理和类型,在此基础上,重点介绍了量子偏振仪的基本原理和研究进展,并展望了量子偏振仪的未来发展方向。 展开更多
关键词 量子信息 量子纠缠光源 经典偏振仪 量子偏振仪 量子精密测量
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基于线路动态划分与门序重组的量子线路映射方法
17
作者 姜一博 陈子禄 +1 位作者 程学云 管致锦 《量子电子学报》 北大核心 2025年第1期136-147,共12页
在噪声中等尺度量子(NISQ)时代,量子芯片中量子位的受限连接导致量子线路中双量子位门无法直接执行。因此,将逻辑量子线路映射至量子芯片并使双量子位门可直接执行具有重要意义。本文提出基于线路动态划分与门序重组的量子线路映射方法... 在噪声中等尺度量子(NISQ)时代,量子芯片中量子位的受限连接导致量子线路中双量子位门无法直接执行。因此,将逻辑量子线路映射至量子芯片并使双量子位门可直接执行具有重要意义。本文提出基于线路动态划分与门序重组的量子线路映射方法,并基于ZX演算对交换规则进行等价性验证。该方法将线路动态划分为三层,并在映射过程中于基准门后设置移动窗口,采取左贪心的移动方式通过交换规则重组门序,从而减少映射过程中附加门数量。实验结果表明,相比于现有映射方法,本文所提方法所需附加门数量更少,平均优化率为24%,最大优化率为46%。 展开更多
关键词 量子计算 量子映射 交换规则 等价性验证 代价优化
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“量子精密测量与应用”专辑前言
18
作者 肖连团 刘琨 张沛 《量子电子学报》 北大核心 2025年第4期435-436,共2页
量子精密测量通过对物理量进行量子水平上的极限探测和精准操控,以期实现在信息、材料、国防等诸多关键领域的综合应用。相关技术已在时频测量、重力测量、量子导航、原子分子测量、量子传感、磁场测量、量子成像、量子雷达、精密光谱... 量子精密测量通过对物理量进行量子水平上的极限探测和精准操控,以期实现在信息、材料、国防等诸多关键领域的综合应用。相关技术已在时频测量、重力测量、量子导航、原子分子测量、量子传感、磁场测量、量子成像、量子雷达、精密光谱测量、引力波探测、量子弱测量等众多领域快速发展。随着国际基本物理计量单位“量子化”的实现,新一代精密测量已进入量子时代。 展开更多
关键词 量子精密测量 国防 磁场测量 信息 原子分子测量
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基于深度强化学习的量子奥托循环性能优化
19
作者 李建松 李海 +1 位作者 于文莉 郝亚明 《量子电子学报》 北大核心 2025年第1期70-79,共10页
针对通常情况下实现高性能的绝热捷径量子奥托循环(QOC)需要施加复杂调控场的难题,研究了实验上相对便于操控的线性驱动场下QOC的性能特征。利用基于策略函数的深度强化学习,对以单量子比特为工质的QOC膨胀与压缩过程的附加驱动场进行优... 针对通常情况下实现高性能的绝热捷径量子奥托循环(QOC)需要施加复杂调控场的难题,研究了实验上相对便于操控的线性驱动场下QOC的性能特征。利用基于策略函数的深度强化学习,对以单量子比特为工质的QOC膨胀与压缩过程的附加驱动场进行优化,实现了线性驱动场下高性能的QOC。与非绝热自由演化方案下的QOC对比,优化附加驱动方案下的QOC在输出功、功率以及效率方面都表现出显著的优越性。特别是在较短循环周期中,自由演化方案下的QOC因大量不可逆功的产生,完全抑制了正功的输出,然而优化驱动方案下的QOC却仍能正常运行(有正功输出)。本工作初步检验了深度强化学习在优化量子热机性能中的有效性。 展开更多
关键词 量子热力学 量子奥托循环 深度强化学习 附加驱动场 功率与效率
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基于元胞自动机的高速保密增强算法FPGA实现
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作者 陆叶锴 白恩健 +2 位作者 蒋学芹 吴贇 陈根龙 《量子电子学报》 北大核心 2025年第1期111-122,共12页
作为量子通信后处理部分的重要步骤,保密增强过程能够消除量子密钥分发过程中可能出现的信息泄露,以实现量子密钥分发系统的无条件安全性。为降低硬件资源消耗、提高算法的安全成码率,本研究采用现场可编程门阵列(FPGA),实现了一种基于... 作为量子通信后处理部分的重要步骤,保密增强过程能够消除量子密钥分发过程中可能出现的信息泄露,以实现量子密钥分发系统的无条件安全性。为降低硬件资源消耗、提高算法的安全成码率,本研究采用现场可编程门阵列(FPGA),实现了一种基于元胞自动机的高速保密增强算法,通过对算法进行符合FPGA硬件特性的改进和流水线结构优化,使得该方案相较于需要庞大矩阵乘法运算的Toeplitz矩阵方案在速度上有较大的优势。该方案在实时传输协商密钥的情况下,能适应任意长度的输入密钥和0~1之间的任意分数压缩比例;该方案采用256阶的元胞自动机处理1.28 Mbits输入密钥,在压缩比例为0.5时,最大安全成码率可达到1540 Mbits/s。 展开更多
关键词 量子光学 保密增强 元胞自动机 现场可编程门阵列 量子密钥分发
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