1 电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 611731
2 济宁科力光电产业有限责任公司，山东 济宁 272113
从非连续介质波导构造的光子双势垒模型出发，建立了光子的双势垒量子贯穿理论，给出了光子穿透双势垒的量子概率公式。同时从解析和数值仿真两个角度分别讨论了行波光子和隐失波光子产生共振穿透效应所需的物理条件，研究了光子穿透概率与双势垒的几何尺寸、波导填充介质的折射率以及光子频率之间的依赖关系。比较不同物理条件下的仿真曲线，概括其物理规律。尤为重要的是，当双势垒由截止波导构成时，频率或双势垒结构参数发生细微变化会对光子穿透概率产生极大的影响。基于这些物理规律，初步探讨了光子的量子共振隧穿效应在一些光学器件设计中的潜在应用，重点研究了其在激光测距技术中的原理设计。
量子光学 电磁波导 量子隧穿 光子双势垒 共振穿透 激光测距
1 内蒙古大学创业学院, 内蒙古 呼和浩特 010070
2 内蒙古师范大学物理与电子信息学院, 内蒙古 呼和浩特 010022
3 内蒙古电子信息职业技术学院, 内蒙古 呼和浩特 010020
利用量子信息论和数值计算方法, 对Pólya场态与玻色-爱因斯坦凝聚原子相互作用系统的量子态保真度演化问题进行了研究。讨论了玻色-爱因斯坦凝聚原子间的相互作用强度、Pólya场态概率参数和分布参数, 以及这些物理参数如何影响量子态保真度随时间的演化。研究结果表明: 上述三种物理参量均可调制信号传输中的量子态保真度, 其中光场概率参数对量子态保真度的变化影响最大, 当 时, 量子信息保真度的值非常接近信息理想传输的情形; 另一方面, 凝聚原子间的耦合强度越大, 量子态保真度呈现出的周期性振荡也越强, 但量子态保真度的取值范围不变。
量子光学 保真度 玻色-爱因斯坦凝聚原子 Pólya态光场 quantum optics fidelity Bose-Einstein condensate Pólya state field
1 中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
2 中国电子科技集团有限公司第四十一研究所，山东 青岛 266555
基于N光子纠缠量子成像的分辨率优势，设计了一种通用的多光子纠缠N00N态的超分辨量子成像系统，理论上成像分辨率可实现（-1）倍的增加，成像系统的分辨率得到大幅提升。针对N00N态探测效率过低的问题，利用光学质心测量方法，保留所有探测情况，在不需要所有光子到达空间同一点的情况下，通过光子计数和适当的后处理，实现了任意数量光子下成像分辨率的提高。相较于N光子吸收方案，该方法的理论效率增加了（假设有D个像素）。所提方案可以产生具有高保真度和高稳定性（数天内保持稳定）的N00N态，有利于拓展N00N态的应用范围。所设计的系统在超分辨量子成像领域中具有较好的应用价值。
量子光学 量子成像 超分辨率 N00N态 光学质心测量
西安邮电大学网络空间安全学院，陕西 西安 710121
针对已有量子密钥协商协议存在或对参与者能力和设备要求过高，或易受中间人攻击的问题，利用贝尔态的纠缠特性、置换和幺正操作提出了一种具有互认证功能的两方半量子密钥协商协议。协议仅需一方参与者具备全量子能力，而另一方只需具备半量子能力。由于半量子参与方仅需进行反射操作以及简单的量子态制备与测量操作，因此该协议降低了对参与者量子能力与设备的要求。并且所提协议通过执行参与者之间的身份互认证以防止中间人攻击。安全性分析证明了该协议能够有效抵御参与者攻击和外部攻击。此外，综合考量所提协议的功能并分析其性能，并与已有量子密钥协商协议进行对比，可以说明所提协议在性能方面具有一定优势。
量子光学 量子密码 半量子密钥协商 身份互认证 贝尔态
山东师范大学物理与电子科学学院，光场调控及应用中心，山东 济南 250358
将玻色爱因斯坦凝聚制备在随时间简谐振荡的势场中，并与光学微腔系统相耦合，建立新的模型。分析了该模型中原子受到的有效磁场和简谐势阱的振动强度等因素对超辐射量子相变的影响，并探究了其随时间振荡的自旋动力学特性。提出的新模型具有重要的研究意义，且为深入研究腔量子调控提供了可行方案。
量子光学 光学微腔 超辐射 自旋动力学 玻色爱因斯坦凝聚
南昌大学信息工程学院电子信息工程系，江西 南昌 330031
基于耦合腔磁力系统研究了多透明窗口现象以及快慢光效应。利用量子光学理论以及标准输入-输出关系，对该系统的输出特性进行了研究。结果表明，可以通过调节系统参数得到不同数目的透明窗口并得到较好的透明效果。同时，提出了一种通过测量吸收峰高度和宽度来精密测量两腔之间的相互作用强度的方法。此外，通过对系统参数进行调控，可以实现快慢光转换。该方案在精密测量和量子信息处理等领域中具有重要的指导意义。
量子光学 磁振子 透明窗口 腔磁力系统
1 山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006
2 山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
利用量子信道和经典信道相结合的方法，采用部分脱体传输设计了连续变量量子克隆方案，在此基础上研究了克隆保真度与EPR导引之间的关系。研究结果表明：双向量子导引态是实现相干态安全量子克隆的必要资源。对于克隆输出模，取最优增益时克隆保真度超过不可克隆阈值的实现需要共享纠缠源的双向导引，但并不是所有双向导引的资源都能使克隆的保真度大于。在输出模的最优增益下，观察了输出模和输出模的保真度随分束器反射率和压缩参数的变化，发现使用纠缠度较小但可导引的资源可以实现较高的克隆保真度，且克隆过程中也不需要较高的反射率。此研究结果对安全量子通信网络的构建具有一定的参考意义。
量子光学 量子克隆 量子关联 双向导引
Author Affiliations
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
