通过理论计算与量子计算模拟机模拟两种方法研究了波-粒量子行走的演化过程与性质。通过量子控制操作使量子行走中的行走者处于相对相位的波-粒相干叠加态。利用后选择操作实现了量子行走以相干和混合两种不同方式，从多路径相干的波的状态到无相干的粒子的状态的连续调控。由于量子的干涉性，相干和混合两种方式存在本质的区别，通过位置方差对两种方式的具体特征进行刻画。最后通过量子计算模拟机模拟了波-粒量子行走的演化过程。当行走者处于波-粒相干态时，通过一次测量能够同时观测到两个完全不同的性质。通过调节波-粒相干态的相对相位，可以实现对行走者扩散速率的控制。

本文介绍了我们通过利用两路微波共同作用下来进行NV色心的量子调控, 实验结果出现“烧孔”现象并降低线宽, 与此同时得到直流磁噪声灵敏度。在连续波实验条件下, 两路微波都调谐到NV色心系综基态3A2之间的共振频率, 一路泵浦微波(Pump)设定为给定的频率(ms=0ms=±1), 一路探测微波(Probe)设定为扫频。在本次实验中我们关注的是两个微波场在NV基态之间跃迁相同的情况(ms=0ms=+1)。在这种方法下, 观察到的光谱表现出一个复杂的窄线宽结构, 当探测微波功率一定时, 泵浦微波功率越低, 线宽越窄。当泵浦微波功率不变, 改变微波频率时, 烧孔一直出现在改变的微波频率处, 最后我们对信号进行了调制解调, 由于NV色心系综磁检测的灵敏度与解调曲线的最大斜率成反比, 发现相干布局现象的调制斜率提高了20%, 进一步提高了直流散粒噪声灵敏度。

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。

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)

超快激光及其调控技术的发展使得原子分子量子态超快测控受到广泛关注,这些研究加深了对强激光与原子分子量子态相互作用的认识。本文回顾了相关领域的研究进展,特别集中在超快激光场对分子转动、解离的调控以及原子分子电离的量子态调控的研究,并对未来发展进行了展望。

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。