利用周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体构成的半整块结构简并光学参量放大器获得了连续变量1.5 μm光通信波段的明亮正交振幅压缩态光场。光学参量放大器工作于阈值以下反放大状态, 阈值功率为220 mW。当780 nm抽运光场功率为110 mW, 1.5 μm注入信号光场功率为115 mW时, 下转换光场输出功率为80 μW, 实测的连续变量1.5 μm明亮正交振幅压缩态光场的压缩度达3.0 dB。

为了分析在实际成像过程中双臂误差对不同关联成像算法的影响。理论上推导了双臂横向误差和轴向误差对传统关联成像算法(Ghost Imaging,GI),差分关联成像(Differential Ghost Imaging,DGI)和基于压缩感知的关联成像算法(Compressive Sensing Ghost Imaging, CSGI)的影响;在不同的双臂横向误差和轴向误差下利用三种算法分别对灰度图像Lena和二值图像Stripes进行了重构仿真实验,并将重构结果的峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)进行对比。当双臂横向行列均错位4个像素点时,Lena的GI重构结果PSNR最多下降0.766 dB, DGI下降2.928 dB, CSGI下降5.858 dB; Stripes的GI重构结果PSNR最多降低0.644 2 dB, DGI降低0.943 dB, CSGI降低5.975 dB;随着双臂轴向误差的增大,Lena的GI重构最多降低了0.895 dB,DGI降低4.751 dB,CSGI降低7.005 dB;Stripes的GI重构PSNR最多降低1.126 dB,DGI降低2.913 dB,CSGI降低6.43 dB。实验结果表明,三种算法在抗双臂误差能力方面,GI表现最好,DGI其次,CSGI最弱。

运用无限纠缠投影对态(iPEPS)表示的张量网络(TN)算法,任意选取初态对二维无限正方格子XYX量子模型进行数值模拟演化,从而得到两个不同的具有简并对称破缺的基态波函数。在二维XYX量子模型中,既可以运用普适序参量的性质,又可以运用约化密度矩阵保真度的分叉行为,来确定这个系统由自发对称性破缺引起的量子相变的临界点及量子相变的类型。即基于iPEPS算法,从普适序参量和约化密度矩阵保真度的角度,来刻画二维XYX量子多体系统的相变,其为典型的Ising普适类的二级相变。因而,运用iPEPS算法通过普适序参量和约化密度矩阵保真度,可以确定一个量子系统经历的量子相变,这为研究热力学极限下的强关联电子量子系统的量子相变和量子临界现象提供了一种更有效的强大的工具。

我们设计了一个实现纠缠辅助下计算特定布尔函数的三方通信复杂度问题的量子线路,该问题中输入变量分布在通信三方。计算分析表明如果通信三方没有分享纠缠态,需要四比特经典通信才能完成计算任务。有纠缠辅助下,仅通过三比特经典通信能够以一定概率完成任务,成功概率与纠缠态的具体形式有关,当选择合适的纠缠态时,成功概率最高可达100％。

提出了一种多控制者的双向量子隐形传态方案。在该理论方案中有三个控制者协助通信,纠缠资源为最大七粒子纠缠态,其中通信者Alice和Bob以及三个控制者预先秘密共享最大七粒子纠缠态以构建量子信道。三个控制者的参与提高了通信的安全性,同时也避免了执行三粒子联合测量的复杂性。在通信过程中,首先Bob对自己密享的粒子执行酉操作,接着通信方各自对自己手中的粒子执行Bell基测量。假如控制者同意双方通信,便对自己手中的粒子执行单粒子测量并将测量结果通过经典信道传输给通信者。通信方分别结合控制者所公布的测量结果做相应的酉操作,这样便能完美地实现双向量子控制隐形传态。

同步技术是连续变量量子密钥分发系统的核心技术之一,能实现通信双方的实时通信,确保量子信息的有效提取。本文提出了一种新型的同步方案,能有效克服量子信道噪声及误码的影响,实现发送端和接收端的准确同步。文章从理论上介绍了方案的同步机制,并对其性能进行了仿真分析。

文章研究了重力作用下对磁光阱中87Rb原子进行偏振梯度冷却后重新四极磁阱俘获的影响。研究了竖直放置四极线圈和水平放置四极线圈两种情形下,重力对原子偏振梯度冷却后四极磁阱重新俘获过程的作用,通过原子自由飞行吸收成像,观测到了原子的振荡。分析计算了87Rb原子|2,2〉态补偿重力时所需的磁场梯度B′,探究了磁场参数对于振荡现象的影响,从而选择了水平放置磁场线圈的方法,提高了原子偏振梯度冷却后四极磁阱的装载效率。

研究了两分量旋转玻色爱因斯坦凝聚体在谐振子势与高斯势的联合势阱中的基态特性和自旋纹理。 通过托马斯-费米近似得到每组分凝聚体在相混合态时密度分布首次形成中心洞的临界旋转角频率,并根据旋转角频率与临界旋转角频率的关系,给出了两分量凝聚体的三种不同的基态密度分布:两个都是盘、一个是盘和另一个是环、两个都是环。对于相分离的情况,针对两分量粒子数严重不平衡的凝聚体分别作托马斯费米近似,解析地给出了两分量凝聚体的两种对称基态密度分布。同时研究了凝聚体在两分量的界面处形成的两种赝自旋纹理,它们分别是巨斯格明子和同轴双环斯格明子。

文献Phys.Rev.A 90, 042108 (2014)提出了一种级联环境模型,即单量子系统与光学腔作用,而腔又级联着一个有结构的零温玻色热库。本文在此基础上,研究两个二能级原子在该级联环境下的纠缠动力学,考察原子与腔场的耦合强度、原子间的偶极-偶极相互作用、热库的谱宽度、腔场与库间的失谐对原子间纠缠以及两原子与腔组成的三体纠缠动力学的影响。结果表明,在一定条件下两原子间的二体纠缠和原子-腔的三体纠缠在长时极限下都趋于稳定值,且随着偶极-偶极相互作用增加而增大,而无论腔场与热库耦合强弱,失谐量的增加都可以抑制纠缠的衰减。

我们在87Rb冷原子系综中进行了关联光子对的产生和测量。通过自发拉曼散射过程, 产生了一个Stokes光子和一个原子自旋波激发。利用电磁感应透明效应将存储在原子系综中的自旋波转化为一个anti-Stokes光子。在两相互正交的偏振基下, 测量了Stokes光子和anti-Stokes光子之间的交叉关联函数。实验结果表明, 交叉关联函数g(2)达到~75, 表现了强的非经典关联。基于现场可编程门阵列(FPGA)的自编程的多通道符合器被用于光子脉冲信号的采集和逻辑处理, 大大提高了偏振关联光子对的产生和测量速度, 为以后量子中继技术中的高效信息处理提供了重要基础。

基于外部谐振腔可以实现两基频激光的高效和频转换,通常可以采用泵浦不消耗近似(PUA)或小信号近似(SSA)来理论模拟实验结果。然而当基频光功率相近且转换效率较高时,此两种近似的误差就会变得不可接受,然而三波耦合波方程(TWCE)解析解通常需要进行椭圆积分,直接数值求解就变得简单易行。本文首先基于龙格-库塔方法求解准相位匹配下的TWEC,并与PUA和SSA下的解析解进行比较分析,确定了两种近似的适用条件;最后基于该精确数值解结合腔模理论对外腔高效和频对腔模线型的影响进行了研究。

研究了具有不同中心载波波长的高功率双脉冲在微纳孔硅波导中的非线性光学过程和输出脉冲在时域与频域的波形特征。结果表明,由于双光子吸收、自由载流子吸收、自由载流子色散、自相位调制和交叉相位调制的非线性效应作用,在波导输出端,目标脉冲的不对称时域和频域脉冲波形被观察,而且脉冲波形的改变依赖于注入功率、初始宽度、波导长度和脉冲时延参数。

利用传输矩阵研究了银-光子晶体-银结构中两Tamm等离子体极化激元(TPPs)的耦合态。我们的数值结果表明当光子晶体的周期数n＞10时,存在两本征波长相同的非耦合Tamm等离子体极化激元(非耦合TPPs),当n≤10时,两非耦合Tamm等离子体极化激元发生耦合,劈裂成两本征波长不同的耦合Tamm等离子体极化激元。随着n的减小,两耦合Tamm等离子体极化激元(耦合TPPs)间的劈裂能量增大,当n=3时,劈裂能量达到287.5 meV。从银-光子晶体-银结构中的实时电场分布可以得到:本征波长较长的耦合TPP由两非耦合TPPs对称耦合产生,而本征波长较短的耦合TPP由两非耦合TPPs反对称耦合产生。

本文利用方形谐振器与两个金属／介质／金属型波导结构耦合设计了一个亚波长的表面等离子体波导传感器,并通过有限元分析研究了此结构的传输特性。研究表明,通过谐振器耦合能有效增强共振波长的表面等离子体波的透射能力,同时减小两侧波导结构与方形谐振器之间的金属势垒层宽度可提高透射率。传感器的共振波长与介质材料的折射率之间存在着线性关系,1阶共振模的灵敏度可达1100 nm／RIU。这种传感器可实现器件的小型化,在生物、工业传感领域有着很大的潜力。

利用二维有限差分方法,计算了含有H+2 杂质的方形量子点的基态能和杂质束缚能。讨论了磁场和杂质位置对不同尺寸的量子点中电子基态能量和束缚能的影响,得出了方形量子点系统的量子尺寸效应。