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Abstract
College of Precision Instrument and Opto-Electronics Engineering, Key Laboratory of Opto-Electronics Information Technology, Ministry of Education, Tianjin University, Tianjin 300072, China
We demonstrate a high-performance acousto-optic modulator-based bi-frequency interferometer, which can realize either beating or beating free interference for a single-photon level quantum state. Visibility and optical efficiency of the interferometer are and , respectively. The phase of the interferometer is actively stabilized by using a dithering phase-locking scheme, where the phase dithering is realized by directly driving the acousto-optic modulators with a specially designed electronic signal. We further demonstrate applications of the interferometer in quantum technology, including bi-frequency coherent combination, frequency tuning, and optical switching. These results show the interferometer is a versatile device for multiple quantum technologies.
bi-frequency interferometer acousto-optic modulator quantum optics quantum manipulation Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 022703
陈添凤 1,2,3邱嘉旻 1,2,3彭宏 1,2,3陈曦 1,2,*延英 1,2,3,**
1 苏州大学 光电科学与工程学院 苏州纳米科技协同创新中心，江苏 苏州 215006
2 苏州大学 江苏省先进光学制造技术重点实验室 教育部现代光学技术重点实验室省先进光学制造技术 重点实验室，江苏 苏州 215006
3 苏州大学 数码激光成像与显示教育部工程研究中心，江苏 苏州 215006
为了克服不完美物理系统中存在的多个限制性因素对量子操控的影响，提出一种在三能级系统中创建非绝热高保真度量子操控的理论方案。其原理是基于一组辅助态构建系统的时间演化算符，同时在光脉冲中引入多个自由度参数，来逆向求解出系统的哈密顿量。该方案不仅可以消除量子比特能级之间的直接耦合微波场，而且可以通过优化自由度参数，使光脉冲对在一定频率范围分布的系综量子比特取得高保真度的量子操控，同时抑制对附近频域内其它量子比特的干扰激发。该方案适用于依靠频率寻址的量子系统。
量子操控 时间演化算符 逆向工程 频率失谐 保真度 Quantum manipulation Time evolution operator Inverse engineering Frequency detuning Fidelity 光子学报
2022, 51(11): 1127001
1 西安交通大学物理学院, 陕西 西安 710049
2 陕西省量子信息与光量子器件重点实验室, 陕西 西安 710049
光子轨道角动量具有光学涡旋结构和高维特性, 在经典和量子领域都展示出巨大的应用潜力。基于本课题组的研究工作, 综述了如何在实验上实现高维量子逻辑门, 如三比特的 Toffoli 门和 Fredkin 门等, 以及利用偏振和轨道角动量的超纠缠特性对不同模式的振幅和相位进行调制。进一步介绍了深度学习算法在坐标系未校准条件下进行光子轨道角动量模式精确识别的应用研究。此外, 还介绍了利用量子隐形传态技术实现不同光学自由度间量子态传输以及四维光子轨道角动量贝尔态的制备方案。
量子光学 量子操控 光子轨道角动量 量子信息和处理 quantum optics quantum manipulation photon orbital angular momentum quantum information and processing
1 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学光电研究所, 极端光学省部共建协同创新中心, 山西 太原 030006
2 山西大学大数据科学与产业研究院, 山西 太原 030006
光学腔与原子强耦合系统是量子物理研究的基本系统,不但具有重要的物理意义,而且为量子信息、量子计算和量子精密测量中关键技术的产生和关键器件的研发提供了理想系统。强耦合腔与原子相互作用实验从20世纪90年代开始发展,经过多年的研究,在单原子与光学腔强耦合和原子系综与光学腔的耦合研究方面取得了重大进展。随着多原子阵列量子操控技术的进步,可控的多原子阵列与光学微腔强耦合系统近年来成为腔量子电动力学的重要研究方向。然而,目前实现确定性可控的多原子阵列与腔的强耦合仍面临巨大的技术挑战,可控原子数还停留在两个。简要回顾了近年来光频区强耦合腔量子电动力学系统在上述方面的主要实验进展和相应的实验方案,并展望了未来的发展。
1 合肥工业大学 电子科学与应用物理学院,安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学 教育部应用物理网上合作研究中心,安徽 合肥 230009
在固态自旋量子调控实验的微波系统中,辐射结构的传统实现方法存在制作成本较高,金属层结合力较弱等缺点。现有一种基于导电膜材料的电化学镀铜工艺方法可用于精度要求较低的辐射结构的实现。本文将该工艺应用到高频性能较好、磁场转化效率较高的共面波导辐射结构的实现中。由于共面波导辐射结构对工艺的精度要求较高,间接增加了其制作难度。本文对原有工艺方法做出了一系列改进,在完成了基于CST MWS软件的模型仿真以及工艺实现后,通过量子调控实验验证,在输入功率约为1 W的条件下,共面波导辐射结构在2.8 GHz频点处产生了强度约为6.58Gauss的交变磁场。结果表明,本文的工艺方法可有效地实现共面波导辐射结构的制作,且性能较好。相比于传统微纳加工工艺,这种导电膜材料的电化学镀铜工艺方法缩减了步骤流程,较大幅度地降低了工艺实现的成本。
量子调控 共面波导 辐射结构 电化学镀铜 交变磁场 quantum manipulation coplanar waveguide radiation structure electrochemical copper plating alternating magnetic field
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050
2 中国科学院大学, 北京 100049
上海市青年科技启明星计划(No.19QA1410600),上海市优秀学术带头人计划(No. 19XD1404600),中科院计划(No.Y82BRA1001)
量子存储 自组装量子点 单光子源 量子调控 应力调节 Quantum memory Self-assembled quantum dots Single-photon sources Quantum manipulation Strain tuning
华南师范大学物理与电信工程学院广东省量子调控工程与材料重点实验室, 广东 广州 510006
量子绝热过程是制备和操控量子态的常用方法之一, 通常其需要较长的操作时间, 会引起退相干系统中操作保真度的快速下降。量子绝热捷径技术理论上可以通过抵消演化过程中的非绝热效应来实现对量子绝热过程的加速。当应用于受激拉曼绝热转移中时, 量子绝热捷径技术可以实现既快又好的量子操控。概述了量子绝热捷径技术的基本概念及实验进展, 重点介绍了其在受激拉曼绝热转移中的应用。
量子光学 受激拉曼绝热转移 量子绝热捷径 量子操控 保真度 激光与光电子学进展
2017, 54(12): 120002
北京大学信息科学技术学院量子电子学研究所, 北京 100871
玻色-爱因斯坦凝聚 (BEC) 是当前原子分子物理的一个国际前沿课题。 自从1995年在激光冷却的基础上实现BEC以后,全世界已有几十个研究小组成功地获得了BEC, 并取得了一批引人注目的成果。研究玻色凝聚体的动量操控是超冷量子气体研究的重要研究方向, 北京大学研究小组于2004年在实验上获得铷原子玻色凝聚以来,在玻色凝聚体的超辐射散射方面作了 一系列研究工作,主要介绍该研究组近五年来利用超辐射散射在铷原子玻色凝聚动量操控方面的研究工作。
玻色-爱因斯坦凝聚 超冷量子气体 超辐射散射 动量操控 Bose-Einstein condensate quantum gas superradiant scattering quantum manipulation
1 中国人民解放军63892部队, 河南 洛阳 471003
2 中国科学院物理研究所固态量子信息与计算实验室, 北京 100790
金刚石中单个氮空位中心的电子自旋在激光辐射下能够发出近红外的光致荧光,增加微波辐射可以对其进行量子调控,是室温条件下实现量子计算机的主要介质之一。本文利用激光共聚焦扫描显微系统观测到了金刚石晶体中氮空位中心的荧光二维扫描图,并通过二次相关函数测量验证了氮空位中心是单光子源。改变微波辐射频率得到了电子自旋共振谱,从而实现了对单个氮空位中心的量子调控。利用设计的可控静磁场研究了氮空位中心在不同磁场方向和大小时的光致荧光特性和自旋共振峰。实验结果表明两个电子自旋共振峰间的频率间距与静磁场的旋转角度成余弦函数关系,与理论分析结果一致。
金刚石 氮空位中心 量子调控 电子自旋共振 diamond nitrogen vacancy center quantum manipulation electron spin resonance
