量子电子学报杂志

量子电子学报杂志2020年第6期

• 红荧烯类似物C38H24S2 的单线态分裂过程

  秦朝朝,宋迪迪,周忠坡,∗

  单线态分裂可以规避光电转换中的能量损失, 从而提高光电转换效率。利用飞秒时间分辨瞬态吸收光谱技术研究了在不同激发条件下溶于甲苯溶液的红荧烯类似物C38H24S2 的激发态动力学过程。在550 nm 和365 nm 光激发下, 激发单线态与基态分子发生碰撞, 分别在8.2 ps 和3 ps 时产生了关联的三线态激子对。但在550 nm 光激发下未观察到独立的三线态激子信号; 而在365 nm 光激发下, 关联的三线态激子对的诱导吸收信号发生了转移, 在探测波长550 nm 附近观察到独立的三线态激子的吸收。在460 nm 光激发下, 利用奇异值分解的方法在瞬态吸收光谱中观察到了单线态分裂过程。

• 靶丸壳层折射率的白光干涉测量技术研究

  樊婷,马小军,王宗伟,王琦,何智兵,易勇

  为了精密检测靶丸壳层折射率参数, 基于白光垂直扫描干涉和白光反射光谱的基本原理, 建立了二者联用的靶丸壳层折射率测量方法。数据处理利用曲线拟合测定极值点波长、并由干涉级次连续性判定干涉级次,解决了白光反射光谱波峰位置难以精确确定和单极值点判读可能存在干涉级次误差等难题。对玻璃靶丸折射率进行了测量、实验验证和不确定度分析, 研究结果表明, 白光干涉技术能够实现靶丸壳层折射率的精确测量,其测量不确定度约为0.86%。

• 基于相位相关和纹理分类的SIFT 图像拼接算法

  王昱皓,唐泽恬,钟岷哲,王阳,曾瑞敏,朱登玮,杨晨

  针对传统尺度不变特征变换(SIFT) 算法在图像拼接过程中计算量较大的问题, 提出了一种基于相位相关和纹理分类的快速SIFT 拼接算法。首先, 使用相位相关法粗略地获取待拼接图像的重叠区域; 其次, 对图像进行纹理分类, 并选取其中纹理复杂度较高区域进行SIFT 检测, 为了提升纹理分类阶段的速度, 提出了跳跃归类的方法; 最后, 对于不同复杂度的纹理区域, 仅在相同纹理区域内进行特征点的匹配。实验结果表明, 所提出改进算法在维持较好拼接质量的基础上, 与传统SIFT 算法以及已有的两种改进型SIFT 算法相比, 平均拼接速度分别提升了68.46%、20.45%、41.83%。因此该算法在对拼接效率有较高要求的领域具有潜在的应用价值。

• 新型量子雷达中的光源研究

  王刚,任昌亮∗

  近期提出的新型量子雷达利用纠缠光子的量子纠缠效应实现三维量子增强, 对该新型量子雷达方案中的光源进行了初步分析, 并讨论了其可能实现的方案。新型量子雷达方案中的光源在频率和动量上都是正相关的。以两光子态为例, 首先对单独考虑频率或动量正相关态的制备进行了研究, 并在此基础上进一步讨论了频率和动量都正相关的纠缠光子源的制备。数值模拟结果表明, 利用强聚焦下的脉冲抽运光, 通过自发参量下转换过程可以制备频率和动量都正相关的纠缠光子源。

• 三纵模激光自混合系统测量 激光器自由光谱范围研究

  陈由泽张辰赵云坤吕亮

  激光自混合干涉技术具有灵敏度高、易准直、可以实现非接触测量等优点。基于多纵模激光自混合干涉系统中自混合信号波形随外腔长度发生周期性变化的物理现象, 提出一种利用三纵模激光自混合振动传感系统测量激光器自由光谱范围(FSR) 的新方案。结合干涉混频理论和三镜腔理论, 首次建立了三纵模激光自混合振动传感系统测量激光器FSR 的理论模型并进行了仿真模拟。实验结果表明尾纤半导体激光器FSR 受外部环境影响, 其变化范围为163.93 ∼ 175.64 GHz, 对应测量系统的位移分辨率和频率分辨率分别为0.01 mm 和1.91GHz。所研究的激光器FSR 测量系统具备分辨率高、系统紧凑、成本低廉等优势, 可适用于不同类型激光器自由光谱范围测量。

• 被动相干合成技术

  姜玲玲,吴先友

  激光器问世不久后, 科研人员就开始利用相干合成技术实现激光系统的高能输出。被动相干合成技术具有结构简单、可扩展和能够利用系统的自组织特性实现单元激光器之间的相位锁定等特点, 所以在高能激光领域备受关注。介绍了几种典型的被动相干合成技术(基于全光纤结构、多芯光纤结构、自成像外腔结构和环形腔结构) 以及相关的研究进展。在相干合成技术中, 合成效率和亮度是评价合成效果的两个重要参数。

• 基于腔QED制备三原子W纠缠态

  张蕾,郝丹辉,强稳朝

  基于腔量子电动力学(QED), 提出了一种利用Ξ -型三能级原子与单模腔场发生非共振相互作用制备三原子W 纠缠态的方案。该方案要求三个三能级原子和一个单模腔场, 腔场最初处于真空态, 与腔场作用的第一个和第二个原子最初均处于激发态, 第三个原子处于基态。分析和讨论了该方案的实验可行性以及失谐量δ 对保真度的影响。研究结果表明: 1 ) 当原子与腔场之间的相互作用时间不同时, 获得该纠缠态的保真度以及相应的成功几率不同, 通过选择合适的原子与腔场之间的相互作用时间可以获得具有最大保真度的W 纠缠态; 2 ) 在耦合常数不同的情况下, 失谐量δ 对保真度的影响程度不同。此外, 研究表明该方案可以推广至制备任意分权重的W 态。

• 单诱骗态量子数字签名协议性能分析

  王东,张华,燕飞,张畇涵,宋萧天,赵义博,

  量子数字签名在保证消息的完整性和不可抵赖性的同时, 还具有基于量子力学的信息理论安全性。目前, 大多数关于量子数字签名的研究都基于多诱骗态协议。由于统计涨落等因素的存在, 多诱骗态会限制系统的性能。为了提高量子数字签名系统的性能, 提出一种单诱骗态量子数字签名协议, 并给出了该协议的安全性分析及性能仿真结果。通过数值模拟比较了单诱骗态协议和2 诱骗态协议的性能, 结果表明单诱骗态方法在大多数传输距离下虽然对系统的签名率仅有少许提升, 但是单诱骗态协议实现起来更加简单, 因此具有更高的实用性。

• 非对称半指数量子阱中强耦合极化子振动频率

  张建芳,肖景林∗

  采用Huybrechts 线性组合算符和第二次Lee-Low-Pines (LLP) 幺正变换方法研究了非对称半指数量子阱中强耦合极化子的性质。得到了RbCl 非对称半指数量子阱中强耦合极化子的振动频率和基态能量, 并理论上导出了振动频率和基态能量随受限势的两个正参量(U0 和) 的变化关系。选择RbCl 晶体材料进行数值计算, 研究结果表明: U0 和 是研究非对称半指数量子阱中极化子性质的重要物理量, 非对称半指数量子阱的振动频率和基态能量随U0 的增加而增大, 随 的增加而减少。

• 非马尔科夫环境对海森堡XXZ 自旋 链模型中量子隐形传态的影响

  迪丽达尔·海依提江,阿拉帕提·阿不力米提,白慧婷,阿依尼沙·牙生,艾则孜古丽·阿不都克热木,艾合买提·阿不力孜∗

  运用量子态扩散(QSD) 理论研究了两比特海森堡XXZ 自旋链模型与零温玻色库强耦合时量子隐形传态平均保真度的动力学演化特性, 分析和讨论了不同量子信道下环境噪声关联系数γ、两比特间耦合常数Jxy 和Jz、Dzyaloshinskii-Moriya(DM) 相互作用以及外加磁场等参数对量子隐形传态的影响。研究结果表明: 非马尔科夫环境的记忆效应可以有效地提高平均保真度。当量子信道为最大纠缠态时, 增大耦合常数Jxy、DM 相互作用或外加磁场可以获得最优平均保真度。然而改变量子信道时, 比特间耦合常数Jxy 和Jz 对平均保真度的影响恰恰相反, 说明比特间耦合常数对不同量子信道下平均保真度的影响不同。

• 关于一维XXZ 海森堡自旋开、闭链模型 关联特性的对比研究

  韩文娟,强睿∗,彭定燕

  对一维XXZ 海森堡自旋链模型的哈密顿量和平均磁化强度进行定义, 计算了不同参数、不同位型[N; k]时一维XXZ 海森堡自旋开、闭链模型的基态、激发态能量及平均磁化强度, 并根据计算结果对比分析了系统的关联度及相变情况。研究表明系统的基态、激发态能量随参数、位型[N; k] 的变化很好地体现着系统的关联度情况, 根据系统的基态能量随参数变化出现的拐点以及激发态与基态能差随参数变化出现的简并情况找到系统的相变点。开、闭链所做计算结果大体相同, 但闭链相对开链模型的计算效果要更直观、明显些。一维XXZ 海森堡自旋开、闭链模型的能量和平均磁化强度很好地反映了体系的关联度及相变情况, 为深入了解海森堡模型量子关联特性提供了参考。

• 基于非广延熵纠缠平方的严格单配性

  苑光明,尹田田,董明慧,陈长伟,唐顺磊,陈力

  纠缠单配性是量子纠缠中重要的物理性质之一, 利用这一性质可以描述多体量子比特系统中的纠缠结构。非广延熵纠缠是一种很好的纠缠度量方式, 其平方满足单配性关系。Yuan 等提出了基于非广延熵纠缠平方服从的μ 阶新型单配性关系, 其中阶数μ ≥ 2。这里给出一种更加严格的基于非广延熵纠缠平方的单配性关系。

• 忆阻器多涡卷混沌系统及其滑模控制同步

  李晓霞,∗,冯志新,张启宇,王雪,

  通过在Yang 系统中添加具有忆阻器性质的项及其他非线性项, 提出了一种忆阻混沌系统。改变该系统的参数及状态变量的初值可得到单涡卷、双涡卷和三涡卷的混沌吸引子。以三涡卷时的系统为例, 分析了其动力学特性, 研究了该系统与加入了干扰信号的Chen 系统的广义同步。应用滑模控制方法设计了同步控制器及参数自适应律, 并基于Lyapunov 稳定性理论得出了实现同步的充分条件, 最后将所提出的同步方法与没有引入滑模控制的方法进行了比较。结果表明两个系统实现了同步, 参数得到了准确的估计, 且该方法比没有引入滑模控制的方法同步速度更快, 抗干扰能力更强。

• 大气湍流下圆偏振调制性能分析

  张莉,汪井源,郑吉林,张晗,蒲涛

  结合孔径平均技术, 研究了湍流和瞄准误差联合效应信道下圆偏振移位键控(CPOLSK) 调制的误码率和中断概率性能。基于Meijer G 函数, 推导了CPOLSK 调制误码率和中断概率的闭合表达式; 仿真研究了归一化波束宽度、归一化抖动标准差以及接收孔径对系统平均误码率、中断概率的影响, 进行了数值分析, 并与开关键控调制(OOK) 的误码率进行了比较; 通过蒙特卡洛仿真, 对基于偏振调制的自由空间光(FSO) 通信系统性能的数值分析结果进行了验证。结果表明: 同一条件下, CPOLSK 调制的误码率性能优于OOK 调制; 归一化波束宽度对系统性能的影响是非线性的, 存在最优值; 随着归一化抖动标准差的增大, 系统的性能会下降; 增大接收孔径尺寸, 可以有效地提高系统的性能。研究结果对FSO 通信系统的设计具有实际指导意义。

• 激光诱导击穿光谱技术对大气气溶胶中Cr元素的检测

  郭旺林,邱荣,王昶沣,王慧丽,叶成,吕罗庚,

  大气气溶胶中重金属污染物能够对生态系统甚至人体造成不利影响, 因而对其中重金属污染物进行检测和分析是有必要的。利用激光诱导击穿光谱(LIBS) 技术, 对持续收集20 min 的大气气溶胶进行金属元素的定性分析和有毒重金属的定量分析, 并重点研究了在本实验系统下气溶胶中Cr 元素的LIBS 分析谱线。随后经归一化处理研究了大气气溶胶中Cr 元素强度与中国环监总站公布的PM2.5 和PM10 含量之间的关系, 通过建立重金属元素的定标曲线检测了气溶胶样品中重金属元素的含量, 并计算了相关重金属元素的检测限。实验结果表明, 大气气溶胶中含有Cr、Na、Mg、Al、Ca、Fe、Ba 等金属元素, 其中Cr 元素谱线强度与中国环监总站公布的PM2.5、PM10 数据成正相关, 尤其与PM2.5 数据相关性更好。本实验建立的重金属元素定标曲线相关系数R2 在0:995  0:997 之间, 检测限在1:9  3:6 mg/kg 之间, 表明该方法可以用于快速检测大气气溶胶中的重金属元素含量。

• 基于OTP 修调功能的芯片量产方法研究

  朱少华梁鉴如

  在实际生产中, 受制造工艺的影响, 芯片内部的基准电压模块会有一定的偏差。在芯片量产测试时, 需通过一种内嵌存储单元修调电路, 写入trim code 来控制芯片内部电路, 从而对芯片的参数进行微调。在测试过程中存在一些因素导致测试失效, 需要进行复测提高良率。如果使用传统的方式进行一次性可编程(OTP) 烧写, 由于量产测试时重复烧写, 会造成修调位错误烧写, 导致芯片失效。基于自动化测试设备(ATE) 设计了一种改进的OTP 修调算法, 测量初始电压、频率, 并经过测试修正得出最合适的trim code, 在复测时避免了对芯片重复烧写OTP。所提出方法提高了芯片测试良率, 降低了生产成本。通过对两片晶圆上8000 颗die 的测试结果进行分析,验证了所提算法的可行性。