阐述了传统量子绝热定理,给出了传统的量子绝热近似条件。基于 传统量子绝热近似条件存在的不足,采用微扰论思想,通过U(1) 绝热变换,给出并讨论了新的绝热理论以及新的绝热近似条件。对新的绝热条件中所包含量子几何势的 几何性进行了较为深入的分析和讨论。

鉴于反常玻色系统在相对论协变的零质量矢量场中的重要地位和作用,利用Dirac函数的围道积分 形式及其性质,并借助反常玻色系统粒子数表象的完备性特点,重点推导出了反常玻色产生算符的本 征右矢具体的广义解形式,并在此基础上,寻找到与之对应的两组由非共轭反常玻色量子态矢构成的 正交完备性关系,进一步发现此正交完备性关系并不与反常玻色系统中常出现的度规算符相关。作为 上述结论的应用,推导出了量子力学和量子光学中经常出现的两个多项式(Hermite多项式和Laguerre多项式)的 围道积分下的表示式,该表示形式具有普适性,可能对于解决有关以上两个多项式的量子光学问题提供帮助。

应用推广的简单方程方法成功构造了Whitham-Broer-Kaup-Like方程组新的精确行波解。 这些行波解分别以含有双参数的双曲函数, 三角函数和有理函数表示。 当双曲函数表示的行波解中参数取 特殊值时可得孤波解。 得到的结果说明了推广的简单方程方法是直接、可靠和行之有效的, 并且该方法也可用于求解数学物理中其它非线性发展方程的更多精确行波解。

研究了基于级联单光纤耦合器(OC)和双OC光纤环的复合环形腔光纤激光器的单纵模运转特性。通过对级联单OC和 双OC光纤环辅腔的谐振通带特性进行分析,给出了优化双OC环的谐振通带特性以实现稳定单纵模运转的依据。 利用构建的这种复合环形腔光纤激光器,实验验证了该理论依据的正确性。当主腔腔长为6.8 m, 单OC环环长为0.45 m, 双OC环环长约为0.56 m时,选取双OC的耦合比为0.7, 单纵模运转的稳定性相对最好,实验与理论分析结果相吻合。

研究了Nd:YVO4 激光晶体对808 nm附近光的吸收, 定量给出了不同激活粒子浓度与其吸收808 nm光的关系。在测试晶体透过率基础上,通过计算, 给出了Nd:YVO4 晶体808 nm波长光的吸收系数。实验得出了在确定浓度和长度的情况下,晶体对808 nm泵浦光吸收系数是一个不与泵浦源功率相关的确定值。 计算了π 和 σ两偏振吸收,比较出它们之间的关系。

基于非简并双光子Jaynes-Cummings 模型研究了对相干态光场的各种非经典性质,例如光场的反群聚效应, Cauchy-Schwarz不等式违背, 光场的双模压缩性质等。结果表明,通过选择一定的参量或者通过选择性地探测原子内态,能使上述 非经典性质得到明显增强。此外,使用Ξ型三能级原子与对相干态光场作用和使用Λ 型三能级原子与光场作用相比,各种非经典性质可以获得更佳的效果。

基于奇偶检错-汉明纠错算法的误码率后验分布参数,用仿真数据 直接估计纠错后的误码率及其置信区间。 实验利用了两个伪随机二进制序列替代原始量子密钥,长度为1.4×10－7, 误码呈二项分布,通过 奇偶检错后利用(7,4)汉明码对奇偶性不一致的码字进行纠错。实验结果表明:当初始误码率为3%时, 通过一次检错、纠错,误码率降至2.47×10－3, 置信度为95%的上限值为2.77×10－3; 当初始误码率 为0.1%时,通过一次纠错,误码率降至1.43×10－7, 置信度为95%的上限值为10.54×10－7。该方法有 效地估计了奇偶-汉明纠错码对有限长度原始量子密钥纠错后的误码率,为量子密钥分配后续处理提 供了可靠的数据支持。

在量子保密通信蓬勃发展的今天,基于自由空间的量子密钥分发是一个重要的研究方向。 它将在未来全球量子通信网络中扮演重要的角色。介绍了自由空间量子密钥分发控制系统中的电子学设计, 选用Xilinx公司的VirtexII-Pro系列芯片,使用内部的PowerPC405嵌入式硬核加上功能逻辑模块 实现最终量子密钥的提取和外围电路的控制,提高了全系统的集成度和可靠性。该设计成功应用 于白天1 km量子密钥分发实验,成码率大于1.5 kbps。

CNOT门是量子计算中重要的量子元件,尤其是在量子线路中的容错扩展矩形构造中应用广泛。 然而,由于CNOT门扩展矩形容错构造中的容错辅助态的制备线路一般较为复杂,给CNOT门扩展矩形容错 构造的设计与实现带来了不便。基于重叠法,提出一种新的(49,1,9)量子纠错码CNOT门扩展矩形容错 构造,并简化了CNOT门扩展矩形容错构造的量子线路。研究结果表明:基于重叠法的CNOT门扩展矩形容 错构造中所需要的CNOT门开销比传统的拉丁矩形法制备少224个。

提出了一种利用两粒子最大纠缠态和三粒子部分纠缠态作为量子通道, 成功实现量子隐形传态的方案,其中作为通道的三粒子部分纠缠态可以由一般的GHZ态经过 一个H门和CNOT门得到,并且与以往一般的三粒子通道相比,它可以传输更多的信息给接收者。 发送者Alice在以Bell基为底的基础上对手中的粒子进行测量,然后把测量结果通过经典信道告 诉控制者Charlie, Charlie以非最大纠缠Bell基为底,对粒子进行测量,把结果告诉接收者Bob, 最后Bob对粒子进行相应的幺正变换,即可得到最初态。此方案采用非最大纠缠态作为量子通道, 在Charlie的控制下,有可能实现传输概率100%的完美传输。

为进一步提高遗传算法-偏最小二乘法的计算速度和计算效率,将量子算法融合到遗 传算法-偏最小二乘法中,提出一种新的特征选择方法：量子遗传算法-偏最小二乘法(Quantum genetic algorithm-partial square least, QGA-PLS)算法。该方法利用量子态和叠加态原理对染色体进行编码,采用量子旋转门 进行遗传操作,以实现参数的更新和增强种群多样性。同时,用量子计算重新构建了偏最小二 乘法回归模型来计算个体适应度,以充分发挥快速收敛和全局优化能力。将方法应用于函数极 值优化和Iris数据集的特征选择,实验结果表明, QGA-PLS在特征选择、运算时间和分类准确率 方面优于QGA和GA-PLS,从而验证了QGA-PLS算法的有效性。

Silberberg等利用三芯耦合光波导的暗态现象,实验研究了非线性对相干布居囚禁量子效应的影响。 然而,对该三芯耦合波导中的非线性传输特征数值计算的研究表明,相干布居囚禁与光波导的非线性自囚禁 两种效应都可以导致波导中暗态的产生,当两种效应同时作用时,则导致暗态现象的破坏。因此,仅从暗态的 变化研究非线性对相干布居囚禁的影响是不完备的。在相干布居囚禁的理想条件下,非线性影响暗态的阈值功 率趋于无穷大,这意味着理想相干布居囚禁量子效应不受限于系统的非线性效应。

基于非局域非线性介质中空间光孤子的理论模型,采用分部傅里叶算法,研究了空间孤子 在二维非局域非线性介质中的传输特性及其稳定性。结果表明,在该介质中存 在拉盖尔-高斯型的空间孤子；孤子的传输特性受非局域介质的调制系数、 调制深度,以及光束的初始条件等调控,并且传输距离越大,影响越显著。研究的结果对 完善和充实空间孤子理论体系有重要意义。

采用激光诱导击穿光谱技术对炉渣中的Ca、Mg含量进行了定量分析。由于炉渣成分复杂, 建立的一元回归关系式往往得不到理想的结果,这时需要考虑多个自变量的回归分析问题。 为了分析炉渣中Ca、Mg元素的含量,将炉渣中Mg、Ca、Fe、Si、Al的原子谱线强度以及Mg、Ca的 离子谱线强度作为输入向量。由于不同谱线强度相差过大时,会使在计算出的权重系数中不同 谱线所占的比重大不相同。为了消除不同谱线强度差距过大的影响,对光谱强度进行标准化处理, 把所有谱线强度的值放在了一个相似的范围。综合对比分析了非线性多元函数定标、BP神经网络定 标以及径向基网络(RBF神经网络)定标在炉渣成分分析中的作用,并重点分析了RBF神经网络定标 相对于传统非线性定标方法的优势。

为研究烧结温度对羟基磷灰石靶的影响规律,把纯度为99%的羟基磷灰石粉末压制成圆盘形的靶后, 在氩气中分别在600
C、700
C和800
C高温下进行烧结。用X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪对未烧结和 在不同温度下烧结的羟基磷灰石靶进行检测。检测结果表明:烧结温度对羟基磷灰石靶的结晶度和组成元 素没有显著影响。但是随着烧结温度的升高,羟基磷灰石靶的平均粒径和钙磷比值都增大。800
C高温烧结的 羟基磷灰石靶具有更好的生物相容性、生物活性和稳定性。

基于玻尔兹曼传输方程和Landauer方程,研究了一定能谱宽度内模数 为常数和Guass型分布的热电优值、 电导率和功率因子等热电参数的特性,并与模数为Delta型分布的情况进行对比。结果表明, 引入能谱宽度后,热电优值有所下降,但是,电导率和功率因子将增加。这种模数会比Delta型更具有实际意义。

针对现有理论的不足,提出了新的Ax B1-x Cy D1-y 型四元混晶中晶格振动理论模型, 利用Clausius-Mossotti公式对运动方程组加以简化,同时引入波恩-黄昆方程消除微观变量, 最终得到混晶声子频率对组分(x,y)的依赖关系。该理论模型优点在于只需知道AC、AD、BC和BD四种 二元混晶的若干参数(光学声子横模频率、纵模频率和晶体的静态介电常数和光学介电常数), 就可求 出Ax B1-x Cy D1-y 型四元半导体混晶的光学声子特性,当组分取边界值时,结果则对应三元和二元晶体。 理论结果与实验数据符合较好,对今后实验有一定指导作用。

用一个简单模型分析了量子点产生能级的原因,推导出能级与量子点尺寸的表达式。 根据量子点表面势垒为有限值的特点以及表面存在衰减波,提出量子点内电子波函数不完全满足 驻波条件的观点,在量子点的能级表达式中引入一个修正系数。结合量子点表面衰减波的特征, 给出量子点修正系数的计算方法。通过理论计算表明：量子点的能级以及能级之间的能量差(间隙)不 但与量子点的尺寸有关,而且与其边界条件有关。特别是对于非光滑的表面,其表面势垒对量子点的能级与能隙影响非常大。

基于硅基波导、十字状波导交叉和基于波导微环的光交换器件的损耗特性,对 Torus结构的芯片上光互连网络建立了损耗模型,利用该模型来对芯片上光互连网络进行光器件级、 光路由器级和网络级的损耗特性分析,同时建立芯片上光互连网络损耗自动分析系统。依据该系统可 以得到不同网络规模下的最大损耗,并分别分析了基于crossbar、cygnus和crux路由器的torus结构网 络的损耗特性。可以得到,传输损耗随着网络规模的扩展而增加,最小的传输损耗出现在M=N时。 同时,可以得到采用Crux路由器构成的芯片上光互连网络的传输损耗最小,小于Cygnus构成的芯片上光互连网络约5 dB。

研究了金属-介质-金属(MDM)型表面等离子体激元(SPP)光波导的电磁特性。 理论计算结果表明,对于633 nm的TM偏振入射光,当介质膜层厚度小于85 nm时,波导中只能激 发产生一阶SPP模(基模),其余高阶模全部截止。随着介质膜厚度增加,高阶SPP模逐渐被激发产生。 当介质膜层厚度较小时, SPP模有效折射率的实部随阶数增加而减小,而虚部则随阶数增加 而增加, SPP基模具有最大传输距离。然而,当MDM波导中的介质层厚度超过0.555 μm时, 由于三阶SPP模的电磁场主要集中在离金属层相对较远的介质层中,其有效折射率的虚部具 有最小值,具有最大的传输距离,而非基模。当入射光波长为633 nm,介质层厚度 为0.9 μm时, Ag/SiO2 /Ag光波导中三阶SPP模的传输距离达到约150 μm。