一维光声晶体微腔中实现声学量子态探测的关键技术 被引量：1

1

作者 夏紫微 唐锦道 +8 位作者 蒋沁原 陈培钦 李浩 周强 尤立星 王浟 宋海智 郭光灿 邓光伟 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期322-330,共9页

基于硅基CMOS工艺,设计并制备了一维光声晶体微腔器件,在极低温(28 mK)条件下对该微腔的光学模式(光纤通信波段)和声学模式(~5.344 GHz)进行了表征,利用脉冲光驱动和单光子探测方法实现了声学模式的声子计数。其中的关键技术是利用脉冲... 基于硅基CMOS工艺,设计并制备了一维光声晶体微腔器件,在极低温(28 mK)条件下对该微腔的光学模式(光纤通信波段)和声学模式(~5.344 GHz)进行了表征,利用脉冲光驱动和单光子探测方法实现了声学模式的声子计数。其中的关键技术是利用脉冲光驱动微腔散射光子且产生(或减少)声子,这种脉冲光驱动方法可以减少光的加热效应以保持低声子占据率;再通过级联窄带宽光纤法布里-珀罗滤波器对泵浦光子进行选择滤波,之后测量得到的散射光子可以精确地计算声学模式中的声子数。实验得到的平均声子数为0.14±0.03,进入了少声子区间,为声学量子态在量子计算、量子精密测量、量子换能器等领域的应用奠定了基础。 展开更多

关键词 声学量子态 一维光声晶体微腔 声子计数 脉冲光激励

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分布式量子计算研究进展 被引量：1

2

作者 王升斌 窦猛汉 +2 位作者 吴玉椿 郭国平 郭光灿 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-25,共25页

量子比特的高效拓展是量子计算获取量子加速优势需要解决的基本问题,分布式量子计算(DQC)因其高度可行性和灵活性,成为解决量子比特拓展问题的关键技术之一。根据芯片间通信方式的不同,分布式量子计算可以分为基于量子隐形传态和基于量... 量子比特的高效拓展是量子计算获取量子加速优势需要解决的基本问题,分布式量子计算(DQC)因其高度可行性和灵活性,成为解决量子比特拓展问题的关键技术之一。根据芯片间通信方式的不同,分布式量子计算可以分为基于量子隐形传态和基于量子线路拆分的分布式量子计算两种类型,前者主要面向容错量子计算,而后者被认为可在中等规模含噪声量子(NISQ)时代有效提升量子计算机算力。从长远角度来看,作为量子网络的主要应用之一,分布式量子计算可以更好地整合接入量子网络的海量量子计算机以解决高难度问题。首先介绍了分布式量子计算的来源和类型,在此基础上,给出了两类分布式量子计算的基本原理和发展状况,以及关注度较高的应用算法和编译优化方法。 展开更多

关键词 量子信息 分布式量子计算 量子隐形传态 量子线路拆分

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中红外量子频谱迁移研究进展及应用

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作者 李金澎 韩赵其智 +2 位作者 李曜均 周志远 史保森 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第12期20-29,共10页

传统的中红外探测主要基于碲镉汞等窄带隙材料探测器,但此类探测器的高灵敏度探测需要依靠深制冷设备,且相较于成熟的硅基探测器性能差距较大。中红外量子频谱迁移可以将中红外信号上转换至硅基探测器的工作波段,以使用高性能硅探测器... 传统的中红外探测主要基于碲镉汞等窄带隙材料探测器,但此类探测器的高灵敏度探测需要依靠深制冷设备,且相较于成熟的硅基探测器性能差距较大。中红外量子频谱迁移可以将中红外信号上转换至硅基探测器的工作波段,以使用高性能硅探测器进行高效探测;该技术还可以将信号光子下转换至中红外波段,并在转换过程中完整保留光子信息,在中红外量子光场产生与调控领域发挥重要意义。文章系统介绍中红外量子频谱迁移的基本原理、主要参数和最新研究进展,并对其应用前景和研究方向进行展望。 展开更多

关键词 中红外探测 非线性频率变换 量子效率 中红外量子纠缠

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相位编码量子密钥分发系统的电子学设计 被引量：3

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作者 杨阳 王永纲 +5 位作者 陈巍 王双 张丽君 黄大骏 章涛 韩正甫 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2604-2609,共6页

相位编码是目前基于光纤传输的量子密钥分发(QKD)系统采用最多的方式,对控制电子学的设计提出了诸多挑战.本文在介绍相位编码QKD系统控制电子学整体设计基础上,重点分析相位编码QKD系统在同步机制、自动相位扫描补偿等方面的特殊要求和... 相位编码是目前基于光纤传输的量子密钥分发(QKD)系统采用最多的方式,对控制电子学的设计提出了诸多挑战.本文在介绍相位编码QKD系统控制电子学整体设计基础上,重点分析相位编码QKD系统在同步机制、自动相位扫描补偿等方面的特殊要求和设计实现.本文设计的控制电子学和必要光学器件组成的QKD系统可以作为量子密钥分发网络中独立节点,已成功地运行于安徽省芜湖市电信商用通信光纤网络之上,实现了多个通信节点之间使用量子密码的加密通信.整个QKD系统在20MHz的光脉冲重复速率上实现了BB84相位编码协议,达到了在20km传输距离上2.95%的量子比特误码率(QBER)以及4.91kbps的安全密钥生成率. 展开更多

关键词 量子密钥分发 相位编码 法拉第迈克尔逊干涉仪 现场可编程门阵列

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量子密钥分配后处理概述 被引量：6

5

作者 李默 张春梅 +2 位作者 银振强 陈巍 韩正甫 《密码学报》 CSCD 2015年第2期113-121,共9页

基于量子力学的基本原理(未知量子态的不可克隆原理、量子态测量原理、量子不确定性原理等),量子密钥分配(quantum key distribution,QKD)提供了一种能够在合法的通信双方(通常记为Alice和Bob)之间产生无条件安全密钥的方式.一次一密(On... 基于量子力学的基本原理(未知量子态的不可克隆原理、量子态测量原理、量子不确定性原理等),量子密钥分配(quantum key distribution,QKD)提供了一种能够在合法的通信双方(通常记为Alice和Bob)之间产生无条件安全密钥的方式.一次一密(One-Time-Pad,OTP)是一种被证明为无条件安全的密码体制.将量子密钥分配过程和一次一密的密码体制结合起来可以实现无条件安全的保密通信.自从1984年以来,学者们提出了许多新的量子密钥分配协议.量子密钥分配主要包括两个阶段:量子信号传输阶段和后处理阶段.量子信号传输阶段主要是包括Alice和Bob在量子信道中进行的量子态的发送、接收和测量等操作.后处理阶段主要包括对基、误码估计、密钥协商(纠错)、错误校验和保密放大过程.随着高速量子密钥分配系统的迅速发展,后处理阶段成为制约其高速性能的瓶颈.因此,快速有效的后处理算法的研究在高速量子密钥分配系统中有着相当重要的作用.本文主要对量子密钥分配后处理阶段各个过程的原理及其具体的实现方法做一简要概述. 展开更多

关键词 量子密钥分配 后处理 密钥协商 保密放大

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真空光镊技术与应用 被引量：5

6

作者 田原 郑瑜 +1 位作者 郭光灿 孙方稳 《物理实验》 2021年第1期1-8,21,共9页

真空光镊是一种能够在真空环境中稳定悬浮微纳颗粒的技术,在近十年中得到广泛关注并被研究改进,已成为能够进行精密测量、微观热力学研究以及宏观量子性探索等工作的重要物理平台.本文回顾了光镊的发展历史,介绍了真空光镊的原理、关键... 真空光镊是一种能够在真空环境中稳定悬浮微纳颗粒的技术,在近十年中得到广泛关注并被研究改进,已成为能够进行精密测量、微观热力学研究以及宏观量子性探索等工作的重要物理平台.本文回顾了光镊的发展历史,介绍了真空光镊的原理、关键技术,列举了真空光镊的应用方向,最后展望了真空光镊未来的应用前景. 展开更多

关键词 光阱 真空光镊 力学传感 宏观量子态

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硅半导体量子计算进展 被引量：1

7

作者 刘頔 李舒啸 +1 位作者 李海欧 郭国平 《信息通信技术与政策》 2020年第7期27-37,共11页

硅半导体量子计算研究是量子计算机研制中最重要的攻关方向之一,对国家产业、经济、国防等具有重要意义。国内外多家国际一流高校、科研机构、巨头公司,包括Intel、IBM、CEA-Leti、中国台积电等均已大规模开展硅量子计算研究,特别是近... 硅半导体量子计算研究是量子计算机研制中最重要的攻关方向之一,对国家产业、经济、国防等具有重要意义。国内外多家国际一流高校、科研机构、巨头公司,包括Intel、IBM、CEA-Leti、中国台积电等均已大规模开展硅量子计算研究,特别是近年来已开始借助工业产线来大力推进半导体量子芯片研究。主要从硅基自旋量子比特和量子比特的长程耦合方面回顾了近年来国内外硅基半导体量子计算取得的研究进展,然后从量子芯片的大规模集成扩展所面临的技术挑战方面总结了当前的技术现状,最后讨论了硅半导体量子计算的下一步研究重点。 展开更多

关键词 量子计算 量子芯片 半导体量子点 硅半导体

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量子软件与量子云 被引量：1

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作者 赵勇杰 吴伟 《信息通信技术与政策》 2020年第7期49-57,共9页

量子计算技术对国家的国际地位、经济发展、科技进步和国防力量提升等发挥着关键作用。与国际先进水平相比,目前国内在量子软件和量子云的发展上虽处于相对落后的位置,但并不存在技术代差,只要保持投入和追赶,未来有望占据优势地位。通... 量子计算技术对国家的国际地位、经济发展、科技进步和国防力量提升等发挥着关键作用。与国际先进水平相比,目前国内在量子软件和量子云的发展上虽处于相对落后的位置,但并不存在技术代差,只要保持投入和追赶,未来有望占据优势地位。通过介绍量子计算的技术背景,论述量子软件以及量子云的基本体系结构、发展现状和未来趋势,对量子软件与量子云的市场发展前景作出了展望。 展开更多

关键词 量子计算 量子算法 量子软件 量子云 量子计算机

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基于啁啾极化晶体的中红外上转换成像研究

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作者 韩赵其智 葛正 +2 位作者 王小骅 周志远 史保森 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期52-60,共9页

将物体辐射或反射的中红外波段光转换到可见光区域、再利用高性能的硅基器件探测是一种有效的目标识别手段,规避了传统半导体中红外探测器在灵敏度、深制冷和噪声等性能方面的不足。文中利用啁啾极化的非线性晶体,在强连续泵浦光作用下... 将物体辐射或反射的中红外波段光转换到可见光区域、再利用高性能的硅基器件探测是一种有效的目标识别手段,规避了传统半导体中红外探测器在灵敏度、深制冷和噪声等性能方面的不足。文中利用啁啾极化的非线性晶体,在强连续泵浦光作用下,将中红外波段的光场信息高效、高保真地迁移到可见光域进行探测。通过建立简单的物理模型,理论上讨论了啁啾极化晶体参数对上转换成像性能的影响,并进行了数值仿真;通过实验进一步研究了啁啾晶体上转换方法在转换带宽、成像视场等成像关键参数上的优势,实验结果与理论计算值吻合较好。通过上转换方法,演示了相干光与非相干光照明条件下目标探测,实现了相干光照明下的光学边缘增强成像和非相干照明下的热辐射目标识别。这一工作对基于啁啾晶体的上转换成像系统的理解、设计和实际应用具有重要参考价值。 展开更多

关键词 中红外成像 上转换 啁啾极化晶体 带宽 效率

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基于频谱迁移的红外探测研究进展(特邀) 被引量：4

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作者 周志远 史保森 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1-11,共11页

传统的红外探测主要基于铟镓砷、锑镉汞等半导体光子型探测器,然而这类探测器在常温下具有灵敏度低和噪声较大的缺点,高灵敏探测还需要深制冷,相对于成熟的硅探测器性能差距非常大。因此,将不易探测的红外波段转迁移至硅探测器的工作波... 传统的红外探测主要基于铟镓砷、锑镉汞等半导体光子型探测器,然而这类探测器在常温下具有灵敏度低和噪声较大的缺点,高灵敏探测还需要深制冷,相对于成熟的硅探测器性能差距非常大。因此,将不易探测的红外波段转迁移至硅探测器的工作波段,并且利用高性能的硅基探测器进行有效探测是一种可行的路径。基于这种思想,目前发展了一种有效的频谱迁移探测方法,即通过非线性和频上转换过程将红外光子的频谱迁移到硅探测器的探测波段,从而实现高效的探测。文中系统介绍了基于频谱迁移红外探测的基本原理、主要参数和最新研究进展,最后对潜在的研究趋势和应用前景进行了展望。 展开更多

关键词 红外探测 频谱迁移 量子效率 噪声 频率带宽 视场

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光场空间结构全维度非线性调控理论及应用 被引量：2

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作者 吴海俊 于丙石 +5 位作者 姜嘉琪 赵波 Carmelo Rosales-Guzmán 白振旭 朱智涵 史保森 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期305-309,共5页

得益于数字全息与几何相位平面光学技术的逐渐成熟,空间结构光场调控及应用研究已在线性光学领域取得蓬勃发展。与之相比,以非线性光学为物理途径的相关研究虽能实现许多关键功能(如光场间信息交互)却仍处于起步阶段。笔者课题组在国家... 得益于数字全息与几何相位平面光学技术的逐渐成熟,空间结构光场调控及应用研究已在线性光学领域取得蓬勃发展。与之相比,以非线性光学为物理途径的相关研究虽能实现许多关键功能(如光场间信息交互)却仍处于起步阶段。笔者课题组在国家自然科学基金等项目的支持下,近期聚焦光场调控与非线性光学领域前沿问题“空间多模态经典及量子光场的非线性产生、变换及接口技术”,重点突破了空间全维度参量变换理论与相关技术瓶颈,取得了一系列理论及应用创新成果,为高维量子光学相关实验研究的开展打下坚实基础。 展开更多

关键词 结构光场 非线性光学 光场调控

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氮化硅微腔中的光学频率梳(特邀)

12

作者 李锦 王丕屿 +4 位作者 王正瑜 牛睿 万帅 郭光灿 董春华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期11-17,共7页

具有高品质因子(Q值)的光学谐振腔能够长时间将光束缚在较小的模式体积内,极大地增强了光与物质的相互作用,成为集成光学器件中具有重大潜力的重要组成部分。聚焦于目前广泛应用于集成非线性光学领域的氮化硅材料平台,为了解决大尺寸氮... 具有高品质因子(Q值)的光学谐振腔能够长时间将光束缚在较小的模式体积内,极大地增强了光与物质的相互作用,成为集成光学器件中具有重大潜力的重要组成部分。聚焦于目前广泛应用于集成非线性光学领域的氮化硅材料平台,为了解决大尺寸氮化硅微环腔由拼接误差、表面粗糙等因素导致的散射损耗较大的问题,进行了一系列的工艺改进以提高大尺寸氮化硅微环腔的品质因子。结果表明:通过薄膜再沉积工艺可以有效降低氮化硅波导的散射损耗,半径为560μm的大尺寸氮化硅微环腔的本征Q值得到了平均26%的提升。得益于提高的微腔Q值,在氮化硅微环腔中实现了重复频率40 GHz的光学频率梳。 展开更多

关键词 氮化硅微环腔 品质因子 光学频率梳

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