1 苏州大学 江苏 苏州 215006
2 上海航天电子技术研究所, 上海 201109
量子微波兼具量子信号的量子特性以及微波频段信号的中远距离传播的能力, 在通信、雷达、导航和定位等诸多方面具有广阔的应用前景。本文针对目前在量子微波接收方面的研究相对较少的现状, 总结和分析了量子微波的特性及其接收方法。首先, 介绍微波单光子、纠缠微波光子对以及压缩态和纠缠态微波场的特性和制备方法; 然后, 重点梳理和总结量子微波在量子雷达以及相关物理系统中的接收方法、检测方法、和研究现状; 最后, 指出量子微波接收技术中存在接收端探测信号较弱、微波频段量子纠缠态检测技术不够成熟, 以及量子检测算符有待进一步最优化等问题。针对这些问题, 梳理了几种降低接收端的噪声, 提高探测信号的信噪比, 以及基于纠缠见证的路径纠缠微波检测方案, 从而完成了量子微波从制备到接收的一个完整链路的梳理工作, 希望能为量子微波发射和接收系统技术的发展提供一些参考。
量子微波 量子微波雷达 回波接收 微波单光子 纠缠光子对 压缩态 纠缠态微波场 quantum microwave quantum microwave radar echo receiving single microwave photon entangled microwave photon pair squeezed state entangled state microwave fields
1 南京邮电大学 通信与信息工程学院，江苏 南京 210003
2 宿迁学院 机电工程学院，江苏 南京 223865
随着单片微波集成电路(MMIC)集成度和复杂度的提高，芯片功能模块之间的距离越来越近，特征线宽越来越窄，对于分析芯片内部的信号路径和信号的完整性，能够提供芯片表面的高分辨微波场成像显得尤为重要。为了解决准确检测芯片内部结构完整无损的问题，这项工作采用了一种基于光纤的近场扫描探头的方法，其中包含氮空位(NV)色心的金刚石颗粒固定在光纤的尖端，通过搭建光路并接收金刚石NV色心的荧光信号，从而推理出被测芯片的磁场强度。该实验选取一个微波低噪声放大器芯片内部的区域进行扫描成像，得到了较好的成像结果，并准确分析出芯片的信号线走势。这些结果为高度集成芯片和滤波器等集成器件的功能和失效分析提供了变革性的方法。
单片微波集成电路 微波场 金刚石探头 氮空位色心 Monolithic Microwave Integrated Circuit microwave field diamond probe Nitrogen Vacancy center 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(5): 901
1 北京无线电测量研究所,北京 100854
2 太原卫星发射中心,山西 太原 030027
本文分别综述了基于热原子、冷原子体系的微波场测量的研究进展,以及基于纠缠原子的高灵敏微波电场测量的最新结果。文中详细介绍了基于原子的微波场测量与实验进展,内容主要包括:热原子样品中,利用里德堡原子的电磁感应透明效应和Autler-Townes效应,实现微波电场的场强测量和微波电场空间分布特征的亚波长空间高分辨率成像。冷原子样品中,介绍了相邻里德堡态与微波的相干耦合强度受微波功率的影响,以及通过铷原子基态超精细能级与微波相干耦合振荡,实现基于原子的新型微波功率标准的研究。此外,利用冷原子探针实现微米级空间分辨率的二维微波场场强分布测量。最后我们对采用原子的量子纠缠态提高微波场强探测灵敏度的技术方案进行了讨论,量子纠缠的引入将有望使微波探测的灵敏度突破标准量子极限,获得优于传统雷达探测灵敏度的测量结果。
里德堡原子 冷原子 纠缠原子 微波场测量 Rydberg atom cold atom quantum entanglement microwave field measurement
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
在基于NV量子信息实验台上,我们需要对金刚石NV色心施加特定序列的微波射频脉冲信号。为了将特定序列的微波射频脉冲信号作用在样品上,我们利用具有损耗低、无截止频率等特点的槽线设计了一种新型平面电路辐射结构,能够将经过调制的微波射频脉冲信号转化为交变微波场,并作用在金刚石NV色心上,进而实现量子态调控。本设计基于的原理是利用传统槽线作为主传输线,T型槽线作为功分结构,Ω型圆环作为辐射结构,将主传输线中的一部分功率流馈入Ω型圆环内,辐射出较强的微波场。对比传统的光刻微纳工艺方法,本设计利用激光刻蚀及电化学镀铜工艺方法实现了辐射结构的低成本制作。通过网络分析仪等仪器设备测试后,该辐射结构目前已应用到基于NV量子信息实验台中,在高频28 GHz和低频71 MHz工作频率附近分别取得了约448 Gauss和4849 Gauss大小的交变磁场。
NV色心 槽线 量子态调控 辐射结构 微波场 激光刻蚀 电化学镀铜 NV center Slotline quantum state regulation radiation structure microwave field laser etching electrochemical copper plating
1 河北大学 物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
2 中国科学院半导体研究所, 北京 100038
3 河北北方学院 物理系, 河北 张家口 075000
建立微波驱动基态精细结构跃迁的Λ型三能级系统, 研究基于自发辐射相干控制的电磁感应透明诱导无反转光放大效应.微波场作用于基态精细结构能级之间, 产生3个透明窗口, 利用适当角度的自发辐射相干效应与电磁感应透明耦合, 实现透明向光放大的转化.结果表明, 透明转化为光放大时, 激发态与基态能级之间以及两个基态能级之间均不出现粒子数反转, 但在产生光放大的过程中必须经历两个基态能级出现粒子数反转的状态.调节微波场的频率失谐量可以改变基态能级上的粒子数分布, 有利于无反转光放大的产生.
自发辐射相干 微波场 电磁感应透明 无反转光放大 Λ型三能级系统 Spontaneously generated coherence Microwave field Electromagnetically induced transparency Amplification without inversion Lambda type three-level system
1 解放军信息工程大学 信息系统工程学院, 郑州 450002
2 解放军信息工程大学 理学院, 郑州 450002
综合考虑发射电子的发射能量、发射角度及微波场的相位分布等因素, 运用统计方法, 研究了介质表面单边次级电子倍增过程中次级电子数目、瞬时直流场、渡越时间、微波场的沉积功率等次级电子倍增特征物理量随碰撞次数的变化过程, 仿真分析了不同夹角、不同反射系数对次级电子倍增的影响。研究结果表明: 当倾斜直流场一定时, 微波场的反射系数越小, 雪崩击穿的延迟时间越长, 饱和状态下的次级电子数目越大; 微波场一定时, 当直流电场平行于介质板表面时, 直流电场幅值越大, 雪崩击穿的延迟时间越长, 饱和状态下的次级电子数目越大, 但当电场强度超过一定值时, 次级电子倍增现象不再发生, 当直流场垂直介质板表面, 直流电场幅值越大, 雪崩击穿的延迟时间越长, 饱和状态下的次级电子数目越小, 幅值超过一定值时, 次级电子倍增现象同样不会发生。
高功率微波 线极化微波场 强直流场 介质单边次级电子倍增 统计方法 high power microwave linearly polarized electromagnetic wave strong DC field dielectric single-surface multipactor discharge statistical method 强激光与粒子束
2014, 26(8): 083006
华东交通大学 基础科学学院 应用物理系, 江西 南昌 330013
非共振条件下，我们理论研究了单向环形光腔中用一微波场驱动一个超精细低能态跃迁的Λ型三能级原子系统光学双稳态和多稳态行为，结果表明原子介质双稳态的行为可以分别通过耦合场的强度和耦合场频率的失谐量控制，同时还发现微波场在实现多稳态过程中所起的重要作用。最后讨论了合作参数对光学多稳态阈值的影响。
双稳态 频率失谐量 多稳态 微波场 optical bistability detuning multistability microwave field
报道了铟铋钙钒铁石榴石 (In-BiCaVIG) 晶体在高功率微波场中的新颖磁光记录特性.In-BiCaVIG晶体受峰值功率约100 MW,频率约10 GHz,脉宽约50 ns的高功率微波脉冲作用后,晶体的磁旋光角发生了变化.其变化的大小与晶体通光方向上的磁场峰值大小有关;旋光角变化的方向与晶体的初始磁旋光状态有关.这种记录着高功率微波峰值磁场的旋光状态的变化可以保持几天或更长时间,能够用静磁场消除.
高功率微波场 In-BiCaVIG晶体 磁旋光角 磁光记录特性
1 安徽大学物理系, 合肥 230039
2 中国科技大学物理系, 合肥 230026
采用饰缀(dressed)原子方法,讨论了被共振微波场驱动的三能级原子系统简并量子拍频激光器的增益系数,小信号增益系数、饱和光强、阈值条件和稳态光强.
微波场驱动 拉比因子 饰缀原子 弛豫时间 增益 阈值
