一、21世纪量子光学领域的若干重大核心问题展望——兼论量子光学的发展动态与发展方向（论文文献综述）
胡小龙,胡南,邹锴,孟赟,许亮,冯一帆[1]（2022）在《SNSPD二十年：回顾与展望》文中认为21世纪初,GOL’TSMAN等人开启了超导纳米线单光子探测器（SNSPD）这一研究领域。历经整整20年的发展,SNSPD已经成为综合性能优异的单光子探测器,被广泛用于量子与经典的弱光探测。本文从性能指标、器件物理、薄膜材料、器件结构、加工工艺、光学耦合、信号读出、制冷系统、应用演示等9个方面,回顾了过去20年里SNSPD的重要研究进展;在此基础上,展望和评述了未来可能的研究与发展方向。
王鑫[2]（2021）在《基于纳米光纤与冷原子光接口的实验研究》文中进行了进一步梳理在量子层面控制光与物质的相互作用并实现该过程的精密测量是量子光学实验研究及其相关应用的核心目标之一。中性原子作为一个基本量子单元,为光与物质相互作用的研究提供了很好的平台。在自由空间中对中性原子的冷却与俘获及对单个原子,直至原子阵列的精确操控,为演示一些基本的量子操控和量子信息处理过程提供了较为理想的舞台,从而使基于中性原子体系的光与物质接口,作为链接光子与原子之间量子信息存储和交换的节点,成为一个重要的环节,并在实验上取得了长足的进展。这也使得光与中性原子相互作用系统在量子信息处理,非线性光学及量子计量等研究领域展现出广阔的应用前景。在把光子与原子相互作用系统应用到实际过程中,通过各种途径提高它们之间的相互作用强度至关重要。自由空间中单个原子的共振散射截面通常在波长平方量级,要实现光子与原子的高效耦合,需要对光子的空间局域限制到接近甚至突破衍射极限。传统实验方案往往需要构建复杂庞大的实验系统,在自由空间中对原子进行俘获及操控,相应地发展起来强聚焦光束探测,腔量子电动力学,冷原子系综及里德堡原子等多种实验方案。目前基于不同相互作用体系的实验研究均取得了显着进展。然而在上述方案中,并未真正解决光场模式体积的强局域化,不同耦合系统中均存在很难消除的光子损耗通道。得益于微纳加工技术的日趋成熟,利用微纳光子学器件束缚光子的实验研究在过去十几年时间里取得了长足进步。微纳光子学器件具备极佳的鲁棒性及可拓展性,其作为理想的光子操控器件,可以将光子局域在亚波长尺度范围内,大幅度减小了光场的模式体积。该系统与集成光量子器件和量子信息处理系统的对接相较传统系统具有很大的优势,从而使基于微纳光子器件与中性原子的混合系统最近几年得到了人们的广泛关注。同时由于微纳光子学器件的特殊结构及其模式电场分布与自由空间光场完全不同,这也带来了若干新奇的物理现象。纳米光纤波导是结构最简单的微纳光子结构之一,其直径通常为亚波长量级,可以在光纤横向对光场提供极强的束缚。此时分布在纳米光纤外表面的光场,即倏逝场,会得到显着增强。倏逝场分布在纳米光纤表面附近约半波长范围内,可以与原子实现较强的相互作用并实现高效耦合输出。目前实验上已经实现了基于倏逝场的单原子阵列俘获,这也使纳米光纤成为实现中性原子光接口的重要手段。作者所在实验室从最近几年开始进行基于纳米光纤与冷原子波导量子电动力学实验和理论研究。本文将会详细介绍实验室取得的工作进展。本论文的主要内容包括:1)理论上提出了一种结构简单的打孔纳米光纤,可以实现与单个偶极子的高效耦合。研究标明,打孔纳米光纤对单个在特定偏振下偶极子所发出荧光的耦合效率可以高达62.8%,对于三个偏振的平均耦合效率约为40%。相比于传统纳米光纤,耦合效率提高了将近一倍。此外我们还详细研究了此打孔结构的纳米光纤与原子的耦合特性,包括纳米光纤直径和孔直径的选取与偶极子位置及波长的关系,为更加复杂的周期性光子晶体结构的引入提供了重要参考。我们还讨论了该系统的实验可行性。2)实验上搭建了基于纳米光纤-冷原子耦合系统的相对完整的实验平台,包括纳米光纤拉制系统,超高真空系统,磁光阱系统及时序控制系统等。实现了铯原子的冷原子磁光阱,纳米光纤与冷原子团的高效耦合,利用纳米光纤收集到超过5×105 counts/s的冷原子荧光,并观察到磁光阱中冷原子团对纳米光纤传输模式光场的吸收与散射,吸收效率达到7%。3)搭建了双色偶极阱实验系统,并完成了纳米光纤表面附近单原子阵列的装载。实验中得到的单原子阵列可以实现对纳米光纤传输光场92%的吸收。我们还研究了单原子阵列的基本性质,包括阱中原子寿命以及其本征振动频率等。4)在现有实验系统的基础上,利用光外差探测系统测量了纳米光纤的机械振动模式,并利用外部调制实现了对纳米光纤机械振动的激发。我们将详细介绍光外差探测系统的工作原理以及实验中用到的不同光外差探测实验方案。在无外界激励的情况下,我们同时测量到了纳米光纤的弯曲模式,轴向模式及扭转模式。我们引入了机械激励及光激励两种方式来增强纳米光纤的机械振动,利用光力耦合过程实现了对纳米光纤特定频率弯曲模式的确定性激发。我们还讨论了两种激励方式的调制频率及激励方向对机械模式激发的影响。在理论上我们分别利用数值计算及解析计算方法,研究了纳米光纤的四种机械模式,得到了四种机械模式的本征频率并分析了不同机械模式的局域特性。
曲畅[3]（2021）在《高功率半导体激光器低频噪声产生机理及表征特性研究》文中研究表明随着理论研究和制备工艺的发展,高功率半导体激光器（High-power Semiconductor Laser Diodes,简称为HP-LDs）以其转换效率高、体积小、重量轻、能直接调制及易与其他半导体器件集成等特点,在军事、工业加工、激光医疗、光通信、光存储等领域中得到广泛应用。近年来,随着高功率半导体激光器输出光功率的日益提高,新的有源材料不断涌现,应用领域日渐扩大,人们对其可靠性提出更高要求,这使得利用低频噪声作为高功率半导体激光器可靠性评估的方法因其便捷、无损、快速等优点备受关注。不仅如此,低频噪声作为一种普遍存在于高功率半导体激光器中的物理现象,是其内部载流子微观运动的外在表现,将内在现象和外在表现建立其联系,势必能够更好地反映其微观性质以促进HP-LDs在材料生长、芯片制备等技术的发展。然而,HP-LDs的低频噪声（主要是1/f噪声）的噪声模型仍不完善,并且相较于其他常规半导体器件,HP-LDs中存在其特有的低频1/f光噪声,同时其低频噪声现象和机制也更为复杂,蕴含着更多导致HP-LDs退化和失效以及能够指导其可靠性管理等有用信息。为了利用HP-LDs的低频噪声实现无损地表征其可靠性和器件质量的筛选,本文以高功率半导体激光器低频噪声产生机理及表征特性展开研究。从理论建模、模拟仿真、实验测试相结合的方法开展了HP-LDs噪声产生机理及特性、小注入下HP-LDs1/f噪声模型及产生机理分析、激光状态下HP-LDs结电压1/f涨落模型以及与光子数涨落之间的量子相关性、以及HP-LDs低频噪声表征特性这四部分内容的研究。本文主要研究内容和研究成果概括如下:1.双异质结HP-LDs的1/f噪声产生机理与特性研究。以经典的朗之万（Langevin）方程为基础,展开了单异质结HP-LDs和双异质结HP-LDs中少数载流子输运机制以及其漂移过程的分析,探讨了与HP-LDs结电流噪声有关的两种机制,即少数载流子热涨落和产生-复合噪声,建立了单异质结和双异质结HP-LDs噪声等效电路模型。在此基础上,引入寄生参量和有源区参量等性能影响因素,建立了双异质结HP-LDs等效电路模型,并推导出了由接触电阻、封装引线电阻等的涨落引起的1/f噪声模型,对比了理论模型与实验结果,验证了模型的正确性并进一步分析讨论了双异质结HPLDs 1/f噪声特性及产生机理。2.小注入条件下HP-LDs 1/f噪声模型及产生机理研究。在小注入条件下,基于HP-LDs以表面复合为主要输运机制,考虑载流子简并、高能级注入以及非辐射复合等因素,理论推导了小注入下HP-LDs 1/f噪声模型,得到了小注入下其1/f噪声的形成与由缺陷、杂质、位错等因素引起的非辐射复合电流具有相似机制。利用电致发光表示非辐射电流,研究了小注入下HP-LDs在老化试验过程中表面状态、1/f噪声特性以及如P-V和I-V等电特性的变化,验证了1/f噪声能够用来表征HP-LDs表面稳定性的有效性,并为HP-LDs表面质量评估提供一定依据。3.激光状态下HP-LDs结电压1/f涨落模型以及与光子数涨落的量子相关性。基于量子化的朗之万（Langevin）方程,建立了HP-LDs结电压1/f涨落理论模型,并探讨了其物理机制。基于激光理论中受激辐射和自发辐射等经典的量子力学过程,证明了电流驱动的HP-LDs可以抑制泵浦噪声、并在腔宽以下的频率区域产生相位最小不确定态,获得了HP-LDs产生的接近粒子数-相位最小不确定态（即振幅压缩态）,由于其泵浦噪声被抑制,且具有很高的量子效率,降低了振幅噪声。理论预测了激光状态下HP-LDs来自外场的光子数涨落与结电压1/f涨落之间量子相关性的存在,并对比了二者之间的互相关系数的理论预测值和实验结果,实验结果与理论预测具有较好的一致性,验证了理论预测的正确性。4.高功率半导体激光器低频噪声表征特性研究。提出了一种用于808 nm HP-LDs可靠性表征的低频光、电噪声相关性方法,实验验证了低频光、电噪声相关性作为一种可靠性评估工具的可行性和有效性;针对传统加速老化试验对器件具有破坏性以及利用单一初测噪声作为单一筛选指标筛选结果缺乏全面性等技术问题,提出了一种结合低频噪声测量和加速老化试验的垂直腔面发射激光器（VCSEL）预筛选方法,建立了VCSEL的预筛选模型,并通过实验验证了模型的正确性;探讨了基于1/f噪声的HPLDs辐射效应退化机理和辐射损伤表征,建立了引入辐照缺陷的HP-LDs 1/f噪声表征模型,讨论了辐射对HP-LDs特性等的影响。本文针对高功率半导体激光器所建立的1/f噪声模型以及所提出的表征特性方法通过仿真分析和实验结果对比,验证了其有效性,为高功率半导体激光器可靠性无损表征和质量筛选研究提供了解决方案。
黄彪[4]（2021）在《连续变量量子密钥分发系统的安全性研究》文中提出连续变量量子密钥分发（Continuous-variable quantum key distribution,CVQKD）系统可以在公共信道中建立安全共享密钥。其中,基于高斯调制相干态的CVQKD系统仅需使用标准的光学器件就可以实现量子信号的制备和探测,并且与现有的光通信网络兼容,因此具有十分广阔的应用前景。近年来,为了解决传统CVQKD系统因本振光传输而引发的各种安全漏洞问题,一种基于本地本振光（Local local-oscillator,LLO）的CVQKD系统方案被提出,并且其可行性得到了广泛的研究。该方案通过发送参考脉冲向接收端提供量子信号相位补偿所需的相位漂移信息,并且使用接收端本地产生的本振光对量子信号进行相干探测,于是可以避免因本振光传输而引发的安全漏洞问题。然而,实际系统因光学器件的不完美特性而存在各种噪声,如激光器相位噪声、调制器量化噪声和光子泄漏噪声等,这些噪声因素都会降低系统的安全性。特别地,当参考脉冲在线路中传输时,窃听者可以通过“截获-转发”攻击来控制参考脉冲的相位变化,从而改变量子信号的相位补偿噪声特性并引发潜在的安全漏洞问题。为了提高LLO-CVQKD系统的实际安全性,本文围绕相位补偿噪声特性变化带来的安全问题展开以下几个方面的研究:一、在信道漂移比较稳定的环境中,信道漂移的估计误差将改变相位补偿噪声的零均值特性并造成均值漂移现象,而传统的相位补偿噪声模型忽略了均值漂移的影响,于是存在安全界限估计过高的问题。为了提高安全界限评估的准确性,本文改进了相位补偿噪声模型,从理论上分析了均值漂移与安全界限的变化关系,从而得到更加准确的安全界限。研究结果表明,改进的相位补偿噪声模型能够准确描述均值漂移对安全界限的影响,从而有效提高安全界限评估的准确性。二、实际环境的复杂性将改变信道漂移的慢变特性,使现有的信道漂移估计算法产生较大的估计误差,从而增加量子信号的相位补偿噪声,降低系统安全性。为了减小信道漂移对系统安全性的影响,本文结合相位搜索算法与线性插值算法来提高信道漂移的估计精度,并采用自回归模型来预测信道漂移的变化,缩小搜索范围和提高搜索效率。实验结果表明,改进的信道漂移估计算法能够高效准确地跟踪信道漂移变化,有效提高相位补偿精度和系统安全性。三、窃听者通过放大参考脉冲的相位噪声可降低接收端对激光器参考相位的估计精度,从而增加量子信号的相位补偿噪声,降低系统安全性。为了抵御参考脉冲相位噪声放大攻击,本文利用激光器相位漂移的低阶相关特性,分别采用滑动块平均法、滑动多项式拟合法和矢量卡尔曼滤波算法来提高参考相位估计的准确性、稳定性和实时性,并从理论上分析了算法的均方误差特性和最优估计性能。实验结果表明,改进的参考相位估计算法能够有效抵御参考脉冲相位噪声放大攻击,提高系统的实际安全性。四、窃听者通过放大量子信号的相位噪声可以降低合法通信方之间的互信息,从而降低系统安全性。然而,由于量子信号过于微弱,且相位噪声与其他系统噪声难以区分,因此接收端难以直接抑制量子信号的相位噪声。对此,本文通过监测参考脉冲和量子信号的相位噪声水平来评估相位噪声放大攻击的强度,从而提高系统对相位噪声放大攻击的监测能力。研究结果表明,基于训练数据插入和基于训练数据随机选取的量子信号相位噪声监测算法可以有效监测相位噪声水平和攻击强度,提高系统对此类攻击的监测能力。
陈阳[5]（2021）在《基于微纳光波导的量子信息处理实验研究》文中认为量子计算与量子理论的发展为解决后摩尔时代中芯片尺寸受限以及经典物理原理不适用提供了重要的全新原理的解决方案,并且能够原理性的满足未来对更高信息量的要求。而量子信息系统的小型化和集成化势必将成为量子信息与量子计算领域中重要的发展方向。本文我们利用微纳光波导结构研究了集成光学系统在不同体系下的量子信息处理过程。主要研究内容有:1.我们研究在集成微纳结构中量子信息的传输,我们实现了在十多个微米长的表面等离激元波导中双光子偏振纠缠态的传输,并且纠缠性质能够很好的保持。我们通过使用可调相位片测量了双光子干涉曲线,并评估了系统的整体损耗对于利用表面等离激元结构实现量子传感的影响。我们的研究结果对于在有损耗的系统或者利用表面等离激元结构实现突破标准散粒噪声极限的量子成像或量子传感测量提供了基本的理论和实验研究。2.我们简要介绍了飞秒激光直写透明介质材料中光诱导折射率变化的机理,可以被用来制备光波导。我们基于飞秒激光直写玻璃波导体系,演示了偏振无关的光波导器件的基本性能和应用于量子信息处理的可能性、演示了路径编码的量子CNOT门的逻辑功能、通过级联路径编码的量子CNOT门和单比特门演示了制备路径编码贝尔纠缠态的可能性和结构的可扩展能力。我们的研究结果展示了我们可以利用飞秒激光直写技术实现精准的不同参数的基本元器件,未来可用于研究大规模的量子线路或者量子模拟。3.我们探讨了光波导中傍轴近似条件下电磁场的传播满足薛定谔形式的传播方程,基于此探讨了光在波导中的传输行为与固体中电子行为的相似性。构建了紧束缚近似模型用于描述光在波导阵列中的传输行为,并且研究了两个耦合波导系统中的参数对于复杂阵列结构的可移植性。基于我们建立的直观的理论结果我们综述讨论了光学波导阵列系统的诸多应用,并且在实验上利用飞秒激光直写技术加工了一维拓扑非平庸的波导阵列结构,研究了系统边界态在阵列结构中的演化,并且实验观察到了拓扑相变的过程。基于我们对于波导阵列中光的传播行为的基础理论和实验研究,未来我们将对更高维度以及更复杂的物理模型展开研究。4.基于蜂窝状六角晶格结构,我们介绍了具有不同亚晶格能量的二维拓扑绝缘体模型。根据对模型的能带进行分析,这样的系统具有非平庸的能谷相关的拓扑陈数。我们通过构建具有不同谷陈数的光子晶体结构,在界面处理论预测了谷相关的光的方向性传输性质。基于这种谷相关的选择性耦合机理,我们构建了谷相关的波分束的结构,并且特殊设计了一个工作在1550 nm波段的鱼叉形状的等比分束器结构,我们演示了在这种谷相关的拓扑分束器结构上的双光子量子干涉过程。更进一步我们构建了一个简单的量子线路结构用于证实结构中路径纠缠态的产生,这项工作为利用谷相关的拓扑绝缘体结构应用于量子信息处理过程提供了开拓性的新颖思路。
吴赟琨[6]（2021）在《新型表面等离激元探针在量子光学中的应用》文中研究指明表面等离激元在最近吸引了越来越广泛的关注和研究,这主要是得益于其能突破光学衍射极限,将能量束缚在亚波长尺寸内的独特性质。而近年来高速发展的光子器件则由于受到光学衍射极限限制导致尺寸难以缩小,集成度难以进一步提高,表面等离激元的这一特点刚好为目前这一困局提供了一个可能的解决方法。另一方面来说,表面等离激元这种很强的电磁场压缩或电磁场局域能力极大地提高了光学态密度,从而也能够同时解决光与物质相互作用较弱的缺陷,产生显着的场增强和相互作用增强效应。在过去的工作中,表面等离激元已经在集成光学,量子信息传输,强耦合等等应用中都得到了大量的研究。本人在博士期间的主要研究工作,是根据表面等离激元的这两个天然优势设计和制备了一种光纤锥-银纳米线耦合的表面等离激元探针,并将其应用在近场光学和量子光学领域。本文介绍的主要内容包括:1.光纤锥-银纳米线近场探针的参数设计,工艺选择和制备过程。我们在考虑到耦合效率,制备成本和应用场景等因素后,选择了用手工拉制的光纤锥,锥角约6°至7°,和半径约160nm至250nm的包裹二氧化硅的银纳米线,并给出了具体的制作步骤。2.对光纤锥-银纳米线近场探针上激发模式的分析和控制。我们利用金属纳米线上表面等离激元基模和二阶模不同的远场辐射图样,提出了一种简易的垂直双方向远场测量散射强度的方法,可以无需任何精密仪器及复杂操作对一根悬空的金属纳米线上被激发的表面等离激元模式进行测量,配合仿真模拟结果加以分析,银纳米线主要被激发基模和二阶模的情况在实验上能够得以区分。进一步的,在研究过程中我们发现通过改变光纤锥-银纳米线的耦合长度即可以选择性对其中某一种模式实现较好激发,从而为该探针控制SPP模式实现不同应用奠定了基础。3.研究了该表面等离激元探针与单光子发射点的相互作用。我们利用不同的单光子源材料实现了该探针对于不同偏振单发射点的不同寿命调控分析:对于垂直于基底偏振的单光子源,我们实验实现了高效收集和近场扫描成像,并得到寿命明显下降的辐射增强调控结果;对于平行于基底偏振的单光子源,我们通过改变两者相对位置实验分别实现了使其寿命增加和减少的控制。结果表明该探针可实现对单个光子源的高效局域调控,并表现出强烈的偏振依赖性。4.分析并提出了用光纤锥-银纳米线探针进行近场光学扫描成像时提高成像灵敏度和分辨率的可行方案,并在实验上分别实现。灵敏度方面引入量子光学,以后选择的单光子源为光源照明,在相同亮度下超越了激光的成像信噪比;分辨率方面探讨了在近场光学扫描显微镜的不同工作模式下规避银纳米线高阶模式带来的分辨率下降影响,并在808nm激光的入射下实现了超分辨光学成像。5.实验实现了对薄膜铌酸锂二次谐波的高效增益。我们利用导模谐振腔和布拉格反射器相结合的结构,将入射光场束缚在谐振腔内并得到增益,通过调节几何参数和品质因子等,最终得到了超过1000倍的二次谐波信号增强。这种结构也可以用于增益薄膜材料的其他低转换效率的非线性过程,如三倍频,自发参量下转换,四波混频等等。我们制备的这种新型表面等离激元未来可在荧光超分辨,拉曼成像超分辨等纳米识别术方面有极大的应用,同时将其与单个量子点或其他单光子发射点相集成可以实现可移动单光子源。对该探针的形貌等进行更细致的设计后,通过利用中空结构的SPP模式等,可能可以实现更多超分辨成像方案,应用潜力巨大。
姚昆仑[7]（2020）在《郭光灿：信步在量子世界》文中指出大师档案:郭光灿,1942年12月出生于福建省惠安县,中国科学技术大学教授,物理学家,中国科学院院士,第三世界科学院院士,中国量子光学和量子信息开创者与奠基人,曾任中国光学学会副理事长、理事长。他创建了我国第一个量子信息实验室,带领团队提出"量子避错编码原理""量子概率克隆原理";成功研制国内首个光纤量子密钥系统,发明"量子路由器",建成世界首个量子政务网络;证明了量子信道中私密容量的不可加性;实验制备了光子的波动态和粒子态的任意叠加态,同时观察到光子的波动性和粒子性,否定了玻尔互补原理所设定的界限等。
李金朋[8]（2021）在《基于自组装半导体量子点的量子光源及多光子干涉实验研究》文中指出光子作为现今量子信息处理的重要物理载体,也是20世纪90年代最早被开发出来的物理系统之一。然而二十多年间的多光子干涉和纠缠实验研究,绝大多数是基于本质上是概率性过程的自发参量下转换光子对源（SPDC）。这种光源具有不可避免的多对效应,加之只有小于10%的产生概率,极大地限制了基于这种光源的多光子实验的可扩展性。目前达到的12个光子和18个量子比特的纠缠操作几乎接近现实可达到的上限了。自组装半导体量子点,作为一种“人造原子”,其既有和晶体类似的能带结构,又有和自然原子类似的非谐振的分立能级。其内部激子态的激发再跃迁辐射过程本质上可以是一个确定性的过程,即可以通过光学脉冲确定性地泵浦量子点到激发态,再跃迁辐射实现确定性的单光子源、纠缠光子对源、多光子簇态源等。而且通过恰当的泵浦方式和与合适的微纳结构的耦合,这些光源辐射的光子的效率、纯度、全同性和保真度等,理论上都都可以接近完美。正是在这样的背景下,本文利用脉冲共振激发与微腔耦合的自组装半导体量子点,实现了同时具有高效率、高纯度、高全同性、高保真度的确定性单光子源和纠缠光子对源。并利用这个单光子源,开展了基于确定性光源的多光子纠缠和预报型光子纠缠门的实验研究。具体包括如下:1.本文分析了利用量子点产生优质单光子源的基本原理和难点,并介绍了利用脉冲共振激发与微柱腔弱耦合的半导体量子点,实现了优质的单光子源的工作。其收集效率高达66%的同时,具有99.1%的纯度和98.5%的全同性（不可区分性）。并且在长达14.7μs的发射时间间隔内的两个光子,仍可以保持高于90%的全同性。这为开展基于确定性单光子源的多光子干涉和纠缠实验研究开辟了道路。2.本文分析了利用量子点产生优质纠缠光子对源的基本原理和限制,并介绍了利用双光子脉冲共振激发与环形布拉格腔（CBG）弱耦合的半导体量子点,实现了优质的纠缠光子对源的工作。其单对的产生效率达到0.59的同时,具有0.9的保真度、0.62的收集效率和0.9的双激子光子的全同性。3.利用1.中发展的量子点优质单光子源,结合快速、确定性的光子开关,我们将一个单一空间模式的单光子源解复用多个不同空间模式的、全同的、时钟同步的单光子源。并利用这些单光子源,首次开展了四光子Green-berger-Horne-Zeilinger（GHZ）态和线性簇态（Cluster state）制备的实验研究。获得了～13Hz的态制备产率,四光子GHZ和Cluster state的保真度分别为0.790（0.009）和 0.763（0.004）。4.利用3.中开发的多个单光子源,我们演示了用两个单光子辅助的预报型两光子间的控制非门（C-NOT）的实验,并利用这个纠缠门制备了预报型的贝尔纠缠光子对。获得的纠缠门操作的保真度为0.878（0.012）,操作频次约85/min,预报效率约0.8%。其中操作频次和预报效率指标,高出同类型实验至少一个数量级。
谢鹏[9]（2020）在《微腔光频梳及其在微波信号产生中的应用研究》文中指出随着光学微腔制备技术的快速发展,光学微腔的品质因子不断被提高,极大地促进了腔内的场增强效应,为低泵浦阈值的微腔光频梳产生,创造了有利条件。2007年,科研人员在二氧化硅光学微腔中首次实现了宽带克尔光学频率梳,从此拉开了微腔光频梳的研究序幕。微腔光频梳突破了锁模激光器光频梳的技术瓶颈,可实现GHz-THz的高重复频率,同时具有小尺寸、低功耗的优势,在精密测量、光谱学、光通信技术和微波光子学等领域具有广泛的应用前景。本文基于高折射率掺杂玻璃微环谐振腔,开展了微腔光频梳的理论与实验研究。采用辅助光热平衡的技术手段,实现了微腔孤子光频梳的产生;在单泵浦技术方案下,实现了呼吸子频梳的产生,通对腔内能量采样和射频谱的测量,对呼吸子频梳时域脉冲振荡特性进行了研究与分析;基于异步采样技术和时间透镜技术,分别对微腔光频梳的时域脉冲分布和腔内光场演化过程进行了测量与分析;在孤子光频梳稳定产生的基础上,开展了高频微波信号产生的实验研究;基于腔内自发四波混频效应,开展了量子光频梳的实验研究。论文的主要研究内容和取得的成果如下:一、采用辅助光热平衡的方法,开展了微腔孤子光频梳的实验研究。通过合理选定泵浦光和辅助光的频率,利用热调微腔谐振峰的手段,在自由光谱范围（FSR）为49 GHz的微腔中实现了调制不稳定光频梳到多孤子光频梳的转换,并通过温控反向调节微腔谐振峰,实现了单孤子光频梳的确定性产生,光谱带宽大于80 nm;利用单泵浦技术方案,实现了光谱大于180 nm的孤子晶体频梳;在FSR为200 GHz微腔内实现了呼吸孤子频梳,通过采样泵浦光扫过谐振峰的能量演化和射频谱的测量,证实了呼吸子频梳的时域脉冲呈“呼吸型”的周期性振荡。二、基于光学微腔中的自发四波混频效应,开展了量子光频梳的实验研究,分别测量了泵浦功率为20、40、60 m W时的光子符合计数,其符合计数率处于3到5之间,证实了新产生光子对的量子关联特性;通过符合计数率与泵浦功率表现出负相关性的实验结果,证实了低泵浦功率能有效促进噪声的减少和量子频梳质量的提高,得出了微腔品质因子是量子频梳质量关键影响因素的结论。三、采用异步采样的技术方案,对孤子光频梳的时域脉冲分布进行了采样研究。通过微环谐振腔产生一个稳定的单孤子频梳作为参考源,对另一个微环谐振腔产生的单孤子、双孤子、三孤子、四孤子频梳分别进行了异步采样测量,利用采集到的两套光频梳的拍频信号,对孤子频梳的时域脉冲分布进行了描述与分析。此方法突破了普通光电探测器带宽的限制,可实现对高重复频率频梳的测量。四、通过数值模拟研究,论证了时间透镜技术对多脉冲信号进行时域处理的可行性。采用基于时间透镜的时域成像系统,将光频梳在时域放大18倍,使用示波器对孤子光频梳的时域脉冲分布进行实时观测;以20.4 ps为周期,对FSR为49 GHz的微腔产生的光频梳进行采样分析,通过捕捉腔内孤子的实时位移,孤子碰撞、湮灭和产生等瞬态行为,描述了腔内光场演化的过程。此方法解决了高重频频梳实时测量的技术难题,为探索光频梳复杂的动力学瞬态过程提供了新的研究思路和有效的技术手段。五、基于微腔孤子光频梳,实现了48.97 GHz的微波信号产生,信噪比为60 d B;对微波信号的时间抖动和相位噪声进行了测量和分析,其时间抖动值为533 fs,在1 MHz偏频处的相位噪声为-110 d Bc/Hz;引入分频率器,实现了频率可调的微波信号产生;开展了孤子双光梳拍频的实验研究,分别采用级联和并联的技术方案探索了射频信号的产生,通过延时自外差法测量了两种方案的光信号线宽。
潘佳政[10]（2020）在《超导量子比特中的微波量子光学研究》文中研究指明超导量子比特是一种人工设计的以约瑟夫森结为基础的超导电路,是最有希望实现量子计算的物理系统之一。以超导量子比特为基础的量子计算多年来以得到长足发展,量子比特位数超过50位,相干时间达到毫秒量级,量子门、量子态的放大和读取都得到了广泛研究。基于超导量子计算的量子纠错算法、量子优越性、量子模拟、量子算法等都取得了丰硕成果。超导量子比特作为一种人工设计的固态量子系统,也为研究微波量子光学提供了一个良好的平台,量子光学和原子物理中的许多物理现象都在超导量子比特中得到了证实。本文从超导量子比特的研究背景出发,介绍了量子信息处理中的量子比特、量子门等基本理论,并详述了超导量子比特中最广泛使用的电路量子电动力学体系,重点讨论了transmon量子比特与谐振器耦合的量子力学原理,对平面transmon和3D transmon开展了研究,取得了如下的研究成果:1.搭建了超导量子比特低温和常温测试系统,以此系统为基础研究了超导量子比特相关的实验技术,包括用亮态测量和色散测量读取量子态信息以及量子态的单发测量,单量子比特的任意量子门操作,量子态层析,随机基准。对超导量子比特频谱、拉比振荡和相干时间等基本性能做了表征,并总结了约瑟夫森参量放大器的一般使用流程。2.从理论和实验上研究了常规的Autler-Townes（AT）效应和动态调制的Autler-Townes效应。分别用单光子过程和双光子过程探测与驱动场耦合的超导量子比特,观察到了常规AT效应。在常规AT效应基础上,用随机电报噪声对驱动场进行调制,观察到了运动平均现象,发现运动平均现象和随机电报噪声的平均跳变率有关。另外,用双色场作为AT效应的驱动场,实验数据呈现出比常规AT效应更多的修饰态。对常规AT效应和两种动态调制的AT效应构建理论模型并进行了数值计算,计算结果与实验结果呈现很好的一致性。3.研究了超导量子比特在双微波场驱动下的吸收谱线。实验上测量了从单光子过程到十一光子过程的双场驱动吸收谱线,并利用了一种基于Floquet理论的图论方法对量子比特与微波场的相互作用进行了建模,图论模型中直积图和笛卡尔积图分别代表了量子比特与微波场的横向耦合和纵向耦合。利用图论模型对实验数据进行了数值计算,结果显示双场驱动的单光子过程主要是横向耦合在起作用,而双光子和三光子过程主要是纵向耦合在起作用。
二、21世纪量子光学领域的若干重大核心问题展望——兼论量子光学的发展动态与发展方向（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、21世纪量子光学领域的若干重大核心问题展望——兼论量子光学的发展动态与发展方向（论文提纲范文）
（1）SNSPD二十年：回顾与展望（论文提纲范文）
| 引 言 |
| 1 SNSPD简介 |
| 2 性能指标 |
| 2.1 系统探测效率 |
| 2.2 偏振敏感度 |
| 2.3 暗计数率 |
| 2.4 后脉冲 |
| 2.5 响应恢复时间 |
| 2.6 SDE降低3dB对应的入射光子通量 |
| 2.7 时域抖动 |
| 2.8 尺寸、重量与功耗(SWaP) |
| 2.9 提高SNSPD系统综合性能的难点 |
| 3 器件物理 |
| 3.1 超导纳米线的静态性质 |
| 3.1.1 动能电感(kinetic inductance) |
| 3.1.2 电流拥挤效应(current-crowding effect) |
| 3.2 暗计数(dark count) |
| 3.3 内量子效率曲线 |
| 3.4 光致有阻区的形成 |
| 3.4.1 有阻热点模型(normal-core hotspot model) |
| 3.4.2 基于扩散的热点模型(diffusion-based hotspot model) |
| 3.4.3 光子触发涡旋进入模型(photon-triggered vortex-entry model) |
| 3.4.4 基于扩散的涡旋进入模型(diffusion-based vortex-entry model) |
| 3.4.5 有阻态涡旋模型(normal-core vortex model) |
| 3.5 有阻区的热电演化(thermal-electrical evolution) |
| 3.6 时域抖动理论 |
| 4 薄膜材料 |
| 4.1 材料 |
| 4.1.1 多晶材料 |
| 4.1.2 非晶材料 |
| 4.2 制备 |
| 4.2.1 直流反应磁控溅射法 |
| 4.2.2 其他制备方法 |
| 4.3 表征 |
| 4.3.1 光学表征 |
| 4.3.2 电学表征 |
| 4.4 调控 |
| 5 器件结构 |
| 5.1 拓扑结构 |
| 5.1.1 回形纳米线(meandering nanowire) |
| 5.1.2 螺旋纳米线(spiral nanowire) |
| 5.1.3 分形纳米线(fractal nanowire) |
| 5.1.4 发卡结构(hairpin structure) |
| 5.1.5 微米线结构(microwire structure) |
| 5.1.6 纳结构探测器 |
| 5.2 电学结构 |
| 5.2.1 超导纳米线雪崩光电探测器 |
| 5.2.2 级联SNAP结构 |
| 5.2.3 二叉树结构 |
| 5.2.4 电流库结构 |
| 5.3 光学结构 |
| 5.3.1 微腔结构 |
| 5.3.2 与光学纳米天线集成 |
| 5.3.3 与介质光波导集成 |
| 5.3.4 与光子晶体集成 |
| 6 加工工艺 |
| (1)超导薄膜沉积。 |
| (2)金属电极的加工。 |
| (3)纳米线的加工。 |
| 7 光学耦合 |
| 7.1 光纤与SNSPD的垂直耦合 |
| 7.1.1 利用光纤套筒的自准直耦合 |
| 7.1.2 利用渐变折射率透镜光纤耦合 |
| 7.1.3 利用双透镜组耦合 |
| 7.1.4 利用低温纳米位移台和光纤聚焦器的低温主动耦合 |
| 7.2 自由空间光耦合 |
| 7.3 光纤与波导集成的SNSPD耦合 |
| 7.4 基于微纳光纤的光耦合 |
| 8 信号读出 |
| 8.1 SNSPD的电信号读出 |
| 8.1.1 交流耦合的读出电路 |
| 8.1.2 直流耦合的读出电路 |
| 8.1.3 双端读出电路 |
| 8.1.4 从SNSPD输出信号中获取光子数信息 |
| 8.2 SNSPD阵列的电信号读出 |
| 8.2.1 独立读出 |
| 8.2.2 行列复用 |
| 8.2.3 时间复用 |
| 8.2.4 频率复用 |
| 8.2.5 幅值复用 |
| 8.2.6 光学读出 |
| 8.2.7 超导单磁通量子逻辑电路读出 |
| 8.2.8 超导纳米线逻辑器件读出 |
| 8.2.9 基于电流库与yTron的读出 |
| 9 制冷系统 |
| 9.1 GM制冷系统 |
| 9.2 2K温区的其他制冷系统 |
| 9.3 亚卡尔文温区的制冷系统 |
| 10 应 用 |
| 10.1 量子光学应用 |
| 10.1.1 量子密钥分发 |
| 10.1.2 量子计算 |
| 10.2 经典光学应用 |
| 10.2.1 激光雷达 |
| 10.2.2 深空激光通信 |
| 10.2.3 荧光探测 |
| 10.2.4 神经形态计算 |
| 10.3 探测其他粒子 |
| 11 结束语 |
| (1)器件物理。 |
| (2)综合性能。 |
| (3)长波长。 |
| (4)新材料。 |
| (5)阵列化。 |
| (6)小型化。 |
（2）基于纳米光纤与冷原子光接口的实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光与原子相互作用 |
| 1.2 微纳光子器件与原子相互作用 |
| 1.3 纳米光纤波导量子电动力学 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第二章 纳米光纤波导量子电动力学基本原理 |
| 2.1 纳米光纤 |
| 2.1.1 纳米光纤基本结构 |
| 2.1.2 纳米光纤传输模式 |
| 2.1.3 纳米光纤与铯原子耦合特性 |
| 2.2 双色偶极阱理论 |
| 第三章 纳米光纤-单个偶极子耦合系统数值模拟 |
| 3.1 纳米光纤-单个偶极子耦合 |
| 3.1.1 纳米光纤直径对耦合效率的影响 |
| 3.1.2 偶极子位置对耦合效率的影响 |
| 3.2 打孔纳米光纤-单个偶极子耦合增强系统 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 纳米光纤-冷原子团耦合 |
| 4.1 实验装置 |
| 4.1.1 纳米光纤的制作 |
| 4.1.2 真空系统 |
| 4.1.3 磁光阱 |
| 4.1.4 纳米光纤-冷原子团耦合系统 |
| 4.2 利用纳米光纤收集冷原子团荧光 |
| 4.2.1 冷原子团荧光收集 |
| 4.2.2 利用冷原子团荧光计数优化磁光阱参数 |
| 4.3 冷原子团对纳米光纤传播模式的吸收 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 基于纳米光纤的一维单原子阵列 |
| 5.1 双色偶极阱 |
| 5.1.1 实验装置 |
| 5.1.2 纳米光纤模式的偏振测量与控制 |
| 5.1.3 一维单原子阵列 |
| 5.2 一维单原子阵列特性研究 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 纳米光纤机械振动模式研究 |
| 6.1 纳米光纤机械振动模式的研究意义 |
| 6.2 纳米光纤机械振动模式理论 |
| 6.3 光外差探测装置 |
| 6.4 纳米光纤机械振动模式测量 |
| 6.4.1 光外差探测方案 |
| 6.4.2 无激发情况纳米光纤机械振动模式测量 |
| 6.4.3 光激励情况纳米光纤机械振动模式测量 |
| 6.4.4 机械激励情况纳米光纤机械振动模式测量 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（3）高功率半导体激光器低频噪声产生机理及表征特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 激光与高功率半导体激光器 |
| 1.1.2 低频噪声及其应用 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 半导体器件低频噪声研究现状 |
| 1.2.2 半导体激光器低频噪声研究现状 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 1.3.1 论文研究思路 |
| 1.3.2 论文结构安排 |
| 第2章 高功率半导体激光器的噪声理论基础 |
| 2.1 噪声的统计特性 |
| 2.2 白噪声 |
| 2.2.1 热噪声 |
| 2.2.2 散粒噪声 |
| 2.3 高功率半导体激光器中的低频噪声及其特性 |
| 2.3.1 1/f噪声 |
| 2.3.2 G-R噪声 |
| 2.4 高功率半导体激光器的电噪声特性 |
| 2.5 高功率半导体激光器的光噪声特性 |
| 2.6 高功率半导体激光器低频噪声测量系统 |
| 2.6.1 低频噪声测量方法概述 |
| 2.6.2 HP-LDs低频光、电噪声测量系统 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 高功率半导体激光器噪声产生机理及特性研究 |
| 3.1 单异质结HP-LDs噪声等效电路模型 |
| 3.1.1 I-V特性 |
| 3.1.2 少数载流子的热涨落 |
| 3.1.3 产生-复合噪声 |
| 3.1.4 噪声等效电路模型建立 |
| 3.2 双异质结HP-LDs噪声等效电路模型 |
| 3.2.1 I-V特性 |
| 3.2.2 产生-复合噪声 |
| 3.2.3 噪声等效电路模型建立 |
| 3.3 双异质结高功率半导体激光器1/f噪声特性分析 |
| 3.3.1 双异质结HP-LDs1/f噪声模型建立 |
| 3.3.2 实验结果分析与1/f噪声特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 小注入下HP-LDs1/f噪声模型及产生机理研究 |
| 4.1 小注入下HP-LDs1/f噪声模型构建 |
| 4.1.1 HP-LDs中载流子的统计分布 |
| 4.1.2 非辐射复合电流形成机理 |
| 4.1.3 1/f噪声模型 |
| 4.2 小注入下HP-LDs1/f噪声特性分析与讨论 |
| 4.2.1 980 nm In Ga As/Ga As HP-LDs外延层结构 |
| 4.2.2 1/f噪声特性分析及讨论 |
| 4.3 小注入下HP-LDs1/f噪声产生机理及应用 |
| 4.3.1 利用电致发光表示非辐射复合电流 |
| 4.3.2 小注入下经老化试验后的HP-LDs1/f噪声特性讨论 |
| 4.3.3 小注入下1/f噪声表征HP-LDs表面稳定性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 激光状态下HP-LDs结电压1/f涨落模型以及与光子数涨落的量子相关性研究 |
| 5.1 激光的半经典理论基础 |
| 5.2 激光状态下HP-LDs结电压1/f涨落模型构建 |
| 5.2.1 量子化朗之万(Langevin)方程 |
| 5.2.2 结电压1/f涨落模型 |
| 5.2.3 模型验证与讨论 |
| 5.3 光子数涨落与结电压1/f涨落之间的量子相关性研究 |
| 5.3.1 量子相关性理论推导 |
| 5.3.2 实验验证与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 高功率半导体激光器低频噪声表征特性研究 |
| 6.1 基于低频光、电噪声相关性的808 nm HP-LDs可靠性表征方法研究 |
| 6.1.1 808 nm HP-LDs外延层结构 |
| 6.1.2 经出厂寿命测试的808 nm HP-LDs低频光、电噪声特性分析 |
| 6.1.3 性能退化的808 nm LDs低频光、电噪声相关性及可靠性分析 |
| 6.2 基于低频噪声与加速老化试验相结合的VCSEL预筛选方法研究 |
| 6.2.1 VCSEL器件低频噪声测量 |
| 6.2.2 VCSEL预筛选判据模型构建 |
| 6.2.3 预筛选结果讨论及方法优势分析 |
| 6.3 基于1/f噪声的HP-LDs辐射效应退化机理及辐射损伤表征研究 |
| 6.3.1 引入辐照缺陷的HP-LDs 1/f噪声模型构建 |
| 6.3.2 实验验证及结果讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（4）连续变量量子密钥分发系统的安全性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状与发展动态 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第二章 连续变量量子密钥分发基础理论 |
| 2.1 量子光学基础 |
| 2.1.1 量子力学系统与量子态 |
| 2.1.2 量子化光场与相干态 |
| 2.2 量子信息论基础 |
| 2.2.1 香农信息论 |
| 2.2.2 量子信息论 |
| 2.3 高斯调制相干态协议 |
| 2.3.1 协议描述 |
| 2.3.2 探测原理 |
| 2.4 实际安全性研究理论 |
| 2.4.1 安全性评估原理 |
| 2.4.2 安全性分析理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 相位补偿噪声分析和模型改进 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统描述和噪声分析 |
| 3.2.1 系统工作原理 |
| 3.2.2 相位补偿噪声分析 |
| 3.3 相位补偿噪声模型改进 |
| 3.3.1 改进模型描述 |
| 3.3.2 安全界限理论分析 |
| 3.3.3 仿真实验和分析 |
| 3.4 改进模型的应用 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 时变慢漂移的相位补偿技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 相位补偿方案描述 |
| 4.3 慢漂移估计与补偿 |
| 4.3.1 现有算法介绍 |
| 4.3.2 相位搜索算法 |
| 4.3.3 线性插值补偿 |
| 4.3.4 安全界限分析 |
| 4.4 性能仿真和分析 |
| 4.5 实验设计和验证 |
| 4.5.1 实验系统搭建 |
| 4.5.2 数据处理和分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 参考相位估计技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 激光器相位漂移模型 |
| 5.3 基于滑动窗口的相位估计算法 |
| 5.3.1 滑动块平均法 |
| 5.3.2 滑动多项式拟合 |
| 5.3.3 性能仿真和分析 |
| 5.3.4 小结 |
| 5.4 矢量卡尔曼滤波算法 |
| 5.4.1 信号模型改进 |
| 5.4.2 迭代算法描述 |
| 5.4.3 性能仿真和分析 |
| 5.4.4 小结 |
| 5.5 实验设计和验证 |
| 5.5.1 相位漂移测量实验 |
| 5.5.2 系统实验和分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 相位噪声攻击的监测技术研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 攻击原理和安全性分析 |
| 6.2.1 攻击原理 |
| 6.2.2 安全性分析 |
| 6.3 相位噪声攻击的监测方案 |
| 6.3.1 参考脉冲相位噪声监测 |
| 6.3.2 量子信号相位噪声监测 |
| 6.3.3 相位噪声攻击监测 |
| 6.4 仿真实验和分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.1.1 工作总结 |
| 7.1.2 主要贡献和创新点 |
| 7.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（5）基于微纳光波导的量子信息处理实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 第2章 基本概念与实验基础 |
| 2.1 基本概念 |
| 2.1.1 量子信息技术 |
| 2.1.2 集成光学芯片 |
| 2.1.3 光量子模拟 |
| 2.2 实验基础 |
| 2.2.1 量子光源 |
| 2.2.2 波导耦合系统 |
| 2.2.3 单光子探测器及符合测量设备 |
| 第3章 表面等离激元波导用于量子传感 |
| 3.1 表面等离激元波导 |
| 3.1.1 表面等离激元 |
| 3.1.2 表面等离激元体系中的量子光学效应 |
| 3.1.3 锥形光纤-银纳米线 |
| 3.2 实验装置及结果 |
| 3.2.1 双光子偏振纠缠态制备 |
| 3.2.2 共聚焦收集系统 |
| 3.2.3 测量光路及结果分析 |
| 3.3 表面等离激元波导量子传感讨论 |
| 3.3.1 系统损耗 |
| 3.3.2 相位超分辨和超灵敏测量 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 基于飞秒激光直写波导的量子线路 |
| 4.1 飞秒激光直写玻璃波导 |
| 4.2 偏振无关量子器件 |
| 4.3 路径编码CNOT门 |
| 4.4 制备路径编码贝尔态 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 光波导阵列用于量子模拟的理论和实验研究 |
| 5.1 集成光学波导中的紧束缚近似模型 |
| 5.1.1 傍轴条件光学薛定谔方程 |
| 5.1.2 光波导和电子系统对比 |
| 5.1.3 紧束缚模型描述波导阵列 |
| 5.1.4 其他应用 |
| 5.2 一维拓扑波导阵列中边界态演化的实验研究 |
| 5.2.1 SSH模型简介 |
| 5.2.2 有限格点SSH模型的边界态 |
| 5.2.3 实验系统与结果讨论 |
| 5.3 小结 |
| 第6章 基于谷相关拓扑保护波导的量子芯片 |
| 6.1 背景回顾 |
| 6.2 谷拓扑绝缘体基本结构与拓扑性质 |
| 6.2.1 系统哈密顿量 |
| 6.2.2 拓扑性质 |
| 6.2.3 样品结构设计与拓扑性质讨论 |
| 6.3 谷相关拓扑保护量子线路 |
| 6.3.1 谷相关的波分束 |
| 6.3.2 片上量子干涉 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（6）新型表面等离激元探针在量子光学中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 表面等离激元 |
| 1.1.1 表面等离激元的研究契机 |
| 1.1.2 表面等离激元简介 |
| 1.1.3 表面等离激元的色散关系和特征长度 |
| 1.1.4 量子表面等离激元 |
| 1.2 近场光学扫描显微镜 |
| 1.2.1 光学衍射极限 |
| 1.2.2 近场光学扫描显微镜的发展 |
| 1.3 近场光学探针 |
| 1.3.1 近场光学探针基本分类 |
| 1.3.2 新颖近场光学探针 |
| 1.4 表面等离激元在近场光学中的应用 |
| 1.4.1 表面等离激元在纳米识别术的应用 |
| 1.4.2 表面等离激元在矢量光场探测的应用 |
| 1.4.3 表面等离激元探针调制发光点 |
| 1.5 论文基本框架 |
| 第2章 光纤锥-银纳米线杂化近场探针的设计和制备 |
| 2.1 反馈系统的选择 |
| 2.2 表面等离激元载体的选择 |
| 2.3 光纤锥的选择 |
| 2.3.1 机械研磨法 |
| 2.3.2 化学腐蚀法 |
| 2.3.3 熔融拉伸法 |
| 2.4 探针制备过程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 光纤锥-银纳米线杂化近场探针的模式控制 |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.1.1 光纤锥模式和银纳米线模式 |
| 3.1.2 银纳米线不同模式的应用和研究 |
| 3.2 探针基本导光性质检测 |
| 3.3 实验设计和实验装置 |
| 3.4 数值模拟 |
| 3.5 实验结果和分析 |
| 3.6 本章总结 |
| 第4章 表面等离激元探针与单光子发射点的相互作用 |
| 4.1 背景介绍 |
| 4.1.1 单光子源 |
| 4.1.2 HBT测量 |
| 4.1.3 常用的调制单光子源方法 |
| 4.2 表面等离激元探针收集和调控单量子点 |
| 4.2.1 量子点简介 |
| 4.2.2 实验装置和量子点基本性质表征 |
| 4.2.3 实验结果 |
| 4.2.4 数值模拟 |
| 4.2.5 本节小结 |
| 4.3 表面等离激元探针对不同偏振单光子源的调控 |
| 4.3.1 数值模拟 |
| 4.3.2 实验结果和分析 |
| 4.3.3 本节小结 |
| 4.4 本章总结 |
| 第5章 光纤锥-银纳米线探针提高成像质量的研究 |
| 5.1 提高成像灵敏度的研究 |
| 5.1.1 理论介绍 |
| 5.1.2 实验结果 |
| 5.1.3 本节小结 |
| 5.2 提高成像分辨率的研究 |
| 5.2.1 探针激发模式 |
| 5.2.2 探针收集模式 |
| 5.2.3 其他因素的影响 |
| 5.3 本章总结 |
| 第6章 薄膜铌酸锂二次谐波的高效增益 |
| 6.1 背景介绍 |
| 6.2 结构设计和样品制备 |
| 6.3 不同参数影响 |
| 6.4 实验结果 |
| 6.4.1 二次谐波增益测量 |
| 6.4.2 偏振依赖关系及二倍频转换效率测量 |
| 6.5 本章总结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（7）郭光灿：信步在量子世界（论文提纲范文）
| 从贫困家庭走出的优秀生 |
| 量子光学探索蹒跚起步 |
| 香山科学会议 |
| 不断创新硕果频出 |
| 人才培育金玉满堂 |
（8）基于自组装半导体量子点的量子光源及多光子干涉实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 简介:从量子力学到量子信息技术 |
| 1.2 本文结构 |
| 第2章 用自主装半导体量子点做量子光源的物理基础及实验技术 |
| 2.1 自组装半导体量子点结构及内态 |
| 2.2 实验中用到的实验技术和仪器 |
| 2.3 本章总结 |
| 第3章 基于自主装半导体量子点与微腔耦合的近完美单光子源的实现 |
| 3.1 单光子源概念及发展简介 |
| 3.2 基于随机微柱腔的高品质单光子源的实现 |
| 3.3 总结和展望 |
| 第4章 基于自主装半导体量子点与腔耦合的近完美纠缠光子对源的实现 |
| 4.1 基于量子点与CBG腔耦合的高品质纠缠光子对源的实现 |
| 4.2 优质EPR的实验实现 |
| 4.3 分析总结和展望 |
| 第5章 基于量子点单光子源的多光子图态的制备 |
| 5.1 基于半导体量子点单光子源的四光子GHZ态和线性簇态的制备和表征 |
| 5.2 用半导体量子点单光子源做多光子干涉实验的潜力分析 |
| 5.3 本章总结和展望 |
| 第6章 基于自组装半导体量子点的预报型量子纠缠门的实验实现 |
| 6.1 预报型的两光子极化纠缠门的实现 |
| 6.2 总结和展望 |
| 第7章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（9）微腔光频梳及其在微波信号产生中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光频梳概述 |
| 1.2 微腔克尔光频梳的发展 |
| 1.2.1 光学微腔 |
| 1.2.2 克尔光频梳 |
| 1.2.3 量子光频梳 |
| 1.3 微腔克尔光频梳的应用 |
| 1.3.1 克尔光频梳的经典应用 |
| 1.3.2 光频梳在量子光学中的应用 |
| 1.4 论文的内容与结构安排 |
| 第二章 微腔克尔光频梳的理论模型 |
| 2.1 非线性传输及四波混频理论分析 |
| 2.2 微腔克尔光频梳的理论模型 |
| 2.2.1 微腔克尔光频梳半经典模型理论 |
| 2.2.2 微腔克尔光频梳量子模型理论 |
| 第三章 微腔克尔光频梳的实验研究 |
| 3.1 微环谐振腔的设计 |
| 3.2 微腔克尔光频梳产生的实验研究 |
| 3.3 孤子晶体频梳 |
| 3.4 呼吸子频梳 |
| 3.5 量子频梳 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 微腔克尔光频梳的时域测量 |
| 4.1 基于异步采样技术的孤子频梳测量 |
| 4.2 基于时间透镜的克尔光频梳测量 |
| 4.2.1 时间透镜的原理 |
| 4.2.2 基于时间透镜的克尔光频梳测量 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 基于微腔孤子光频梳的微波信号产生 |
| 5.1 光生微波信号的原理与方法 |
| 5.2 基于微腔孤子光频梳的微波信号产生实验研究 |
| 5.3 基于双光梳拍频的射频信号产生 |
| 5.3.1 双光梳拍频的原理 |
| 5.3.2 双光梳拍频的实验研究 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 工作总结和展望 |
| 6.1 论文的研究成果及创新 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 插图与表格索引 |
| 附录 B 缩略词 |
| 致谢 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）超导量子比特中的微波量子光学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子计算简介 |
| 1.2 超导量子比特 |
| 1.2.1 超导量子比特的不同种类 |
| 1.2.2 超导量子计算的研究进展 |
| 1.2.3 超导量子比特与微波量子光学 |
| 第二章 基本理论 |
| 2.1 量子信息处理 |
| 2.1.1 量子比特 |
| 2.1.2 量子门 |
| 2.1.3 密度矩阵 |
| 2.1.4 退相干 |
| 2.2 电路量子电动力学 |
| 2.2.1 LC谐振电路量子化 |
| 2.2.2 库珀对盒与transmon |
| 2.2.3 Jaynes-Cummings模型 |
| 2.2.4 量子非破坏性测量 |
| 第三章 超导量子比特实验技术 |
| 3.1 低温测量系统 |
| 3.1.1 稀释制冷机 |
| 3.1.2 低温线路设置 |
| 3.2 常温测试系统 |
| 3.2.1 线路设置 |
| 3.2.2 IQ混频原理与校准 |
| 3.2.3 数字解调 |
| 3.3 量子态读取 |
| 3.3.1 亮态测量 |
| 3.3.2 色散测量 |
| 3.3.3 单发测量 |
| 3.4 单量子比特门 |
| 3.4.1 R_x(θ)和 R_y(θ)门 |
| 3.4.2 R_z(θ)门 |
| 3.4.3 量子态层析 |
| 3.4.4 随机基准 |
| 3.4.5 门信号的优化 |
| 3.5 量子比特性能表征 |
| 3.5.1 谐振器传输特性 |
| 3.5.2 量子比特频谱 |
| 3.5.3 拉比振荡 |
| 3.5.4 相干时间 |
| 3.5.5 约瑟夫森参量放大器 |
| 第四章 动态调制的Autler-Townes效应 |
| 4.1 Autler-Townes效应 |
| 4.2 随机电报噪声调制的Autler-Townes效应 |
| 4.3 双色场驱动的Autler-Townes效应 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 双微波场驱动下的吸收谱线 |
| 5.1 二能级系统与光场耦合的图论表示 |
| 5.2 实验结果与讨论 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 简历与科研成果 |
四、21世纪量子光学领域的若干重大核心问题展望——兼论量子光学的发展动态与发展方向（论文参考文献）
- [1]SNSPD二十年：回顾与展望[J]. 胡小龙,胡南,邹锴,孟赟,许亮,冯一帆. 激光技术, 2022
- [2]基于纳米光纤与冷原子光接口的实验研究[D]. 王鑫. 山西大学, 2021(01)
- [3]高功率半导体激光器低频噪声产生机理及表征特性研究[D]. 曲畅. 长春理工大学, 2021(01)
- [4]连续变量量子密钥分发系统的安全性研究[D]. 黄彪. 电子科技大学, 2021(01)
- [5]基于微纳光波导的量子信息处理实验研究[D]. 陈阳. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]新型表面等离激元探针在量子光学中的应用[D]. 吴赟琨. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]郭光灿：信步在量子世界[J]. 姚昆仑. 中国高新科技, 2020(21)
- [8]基于自组装半导体量子点的量子光源及多光子干涉实验研究[D]. 李金朋. 中国科学技术大学, 2021(06)
- [9]微腔光频梳及其在微波信号产生中的应用研究[D]. 谢鹏. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2020(06)
- [10]超导量子比特中的微波量子光学研究[D]. 潘佳政. 南京大学, 2020(12)
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