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光合作用中能量输运以及退相干效应的研究

光合作用中能量输运以及退相干效应的研究

作者：戴彦华东师范大学

学位级别：硕士

光合作用中的高效率的能量吸收和转换是光合作用研究中最关键的问题。在弱光条件下,光合作用系统中能量吸收和转化效率可以达到95%。理解如此高效的能量吸收和转化效率需要使用量子力学描述。但是,仍然有一系列的问题需要进一步探索。比... 详细信息

光合作用中的高效率的能量吸收和转换是光合作用研究中最关键的问题。在弱光条件下,光合作用系统中能量吸收和转化效率可以达到95%。理解如此高效的能量吸收和转化效率需要使用量子力学描述。但是,仍然有一系列的问题需要进一步探索。比如,在光合作用中,温度和环境振荡影响能量输运的机制以及不同的光合作用单元之间的相干性强弱是否会对能量输运过程产生影响。本文使用了准绝热路径积分的方法研究了光合作用中的能量输运效率和退相干现象并得到了一些有益的结论。首先,本文采用并实现了量子耗散系统中的QUAPI准绝热路径积分算法。该方法事实上优化了实时间路径积分方法来模拟量子耗散系统并且被认为是能够对量子耗散系统的非马尔科夫效应给出较为精确的数值结果。并且,由于采用的路径积分数学工具,QUAPI算法不受到微扰论的约束。QUAPI也从方法上做了一些简化,忽略了大于某一个阂值的记忆效果,所以具有可以接受的时间复杂度。之后,我们利用QUAPI准绝热路径积分方法研究了光合作用的能量输运过程和退相干效应。我们使用了自旋-玻色模型来分析环境对系统的作用。我们分析了在不同强度环境作用下,能量输运和退相干效所表现出的不同特性。我们发现,光合作用系统表现出内在的振荡特性。然而环境的作用则让这样的振荡衰减。真实的效果是系统和环境作用效果的叠加。我们也分析了在不同强度的统计无序下激发能量分布的演化,能量输运过程的演化和相干性的演化。我们发现,比较大的统计无序会抑制系统退相干曲线的振荡。最后,本文研究了外部脉冲对光合作用的影响。我们可以选择外部脉冲的强度让脉冲的效果等价于特定的量子门。我们主要研究的是当脉冲的效果对应于量子非门的情况,也简单探讨了脉冲的效果对应于量子Hadamard门时的情况。当我们给光合作用系统施加量子非门作用的时候,能量的概率分布会发生反转,并且伴随有极高的能量输运效率。这或许能够人工可控制的纳米器件提供参考。另外,我们发现如果对体系连续施加量子门作用,体系的相干性能够在更大的时间尺度内得以保持,并且还伴随有比较明显的相干性平移的现象。

关键词：光合作用准绝热路径积分算法退相干效应能量输运

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粗糙目标合成孔径激光雷达信号仿真

光子学报 2015年第3期44卷 171-175页

作者：党文佳曾晓东曹长庆来志冯喆珺李甜田西安电子科技大学物理与光电工程学院西安710071

建立粗糙表面的蒙特卡罗模型,研究目标表面高度起伏对光外差信号的调制效应,对不同粗糙程度的目标引起的退相干效应进行定量分析,给出光外差信号恶化与粗糙目标表面参量的定量关系.结果表明:当相关长度为100λ,光外差信号随着高度起伏... 详细信息

建立粗糙表面的蒙特卡罗模型,研究目标表面高度起伏对光外差信号的调制效应,对不同粗糙程度的目标引起的退相干效应进行定量分析,给出光外差信号恶化与粗糙目标表面参量的定量关系.结果表明:当相关长度为100λ,光外差信号随着高度起伏均方根的增大而减小,当高度起伏均方根超过0.2λ时,光外差信号非常微弱;当均方根高度起伏为0.1λ时,光外差信号随相关长度的减小而减小,给光外差探测造成困难.

关键词：合成孔径激光雷达退相干效应光外差探测粗糙面高度起伏均方根相关长度

用薛定谔方程和路径积分方法研究中子双缝衍射

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南开大学学报（自然科学版） 2014年第3期47卷 68-73页

作者：李宏孟祥东张斯淇吴向尧刘晓静王婧马季郭义庆吉林师范大学物理学院吉林四平136000 中国科学院高能物理研究所北京100049

通过严格求解薛定谔方程,得到双缝中的中子波函数,再由路径积分方法求得中子衍射波函数,最后推导出中子双缝相对衍射强度和衍射图样位置之间的解析关系,所得理论结果与实验数据符合较好,

关键词：薛定谔方程双缝衍射路径积分退相干效应

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量子计算机原理及问题

大学物理 2001年第10期20卷 1-7,10页

作者：赵红敏林家逖天津大学应用物理系天津300072

讨论了量子计算机的原理及特色 ,着重介绍了实现它所遇到的问题及解决办法 .

关键词：量子计算机量子并行性缠结态退相干效应原理量子力学

用量子理论新方法研究C_(60)分子的双缝衍射

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广西师范大学学报（自然科学版） 2013年第3期31卷 1-5页

作者：马季吴向尧刘晓静巴诺张斯淇李宏董赫郭义庆吉林师范大学物理学院吉林四平136000 中国科学院高能物理研究所北京100049

微观粒子的运动规律一直是人们很感兴趣的课题,为了更好地解释物质波衍射问题,本文用量子理论新方法研究C60分子的双缝衍射,首先用薛定谔方程严格求解左右缝中的C60分子的波函数,再由费曼路径积分量子理论计算得到C60分子在缝后的衍射... 详细信息

微观粒子的运动规律一直是人们很感兴趣的课题,为了更好地解释物质波衍射问题,本文用量子理论新方法研究C60分子的双缝衍射,首先用薛定谔方程严格求解左右缝中的C60分子的波函数,再由费曼路径积分量子理论计算得到C60分子在缝后的衍射波函数,继而得到衍射屏上的衍射波函数,在考虑退相干效应对此双缝衍射的影响时,由数学转换求出C60衍射波函数模方与衍射屏上的衍射位置之间的数学关系表达式,理论计算与实验数据拟合结果很好,这说明微观粒子的衍射需要用完全的量子理论方法进行研究,由此可推得此方法对微观粒子运动的研究具有普适性,还可以对物质波及其他粒子的单缝衍射、多缝衍射和光栅衍射进行研究。

关键词：双缝衍射量子理论退相干效应

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粗糙目标外差探测的相位补偿技术研究

粗糙目标外差探测的相位补偿技术研究

作者：李静西安电子科技大学

学位级别：硕士

激光外差探测技术由于具备转换增益高、光谱滤波性能好、空间和偏振鉴别能力强等优势,被广泛应用在相干多普勒激光雷达测量、激光光谱学、光纤通信等多项领域。在激光主动探测的场合,粗糙目标会导致探测器表面本振光与信号光波前失配,... 详细信息

激光外差探测技术由于具备转换增益高、光谱滤波性能好、空间和偏振鉴别能力强等优势,被广泛应用在相干多普勒激光雷达测量、激光光谱学、光纤通信等多项领域。在激光主动探测的场合,粗糙目标会导致探测器表面本振光与信号光波前失配,从而显著降低外差效率。这是激光外差主动探测技术的突出难题。本论文主要针对光外差探测中粗糙目标的退相干效应现象,开展研究工作:1.介绍了光外差探测基本原理,在此基础上,详细推导了由于目标表面不光滑引起的退相干效应公式。利用粗糙面的统计参数,采用蒙特卡洛方法模拟实际外差探测的粗糙平面。仿真结果表明,均方根高度、相关长度是导致退相干效应的主要参数。2.针对本振光与信号光的相位畸变这一技术难题,利用阵列探测器方法,提出了一种基于序列移位和互相关的信号随机相位补偿的计算新方法。该方法利用阵列信号进行互相关运算,将总输出信号频谱中10Hz的外部差分分量作为目标函数,快速准确地估计最佳序列偏移量和计算补偿相位。仿真结果表明,与智能优化算法相比,所提出算法的信号处理时间可以达到毫秒量级,速度提高了10倍。为评估互相关算法的补偿性能,与改进后的智能优化算法作对比,并利用统计结果对适应度值进行客观评价。验证了即使在低信噪比的情况下,互相关算法的收敛精度更高,处理之后的信噪比得到显著提高。3.为验证互相关算法解决外差探测中退相干问题的有效性,本文基于阵列探测器方法,搭建了外差探测实验系统。针对外差信号在模数转换器的相邻两个样本之间存在一定的相位差这一事实,利用时域相位差来修正空间相位差。通过移动阵列中探测器元件获得的输出序列来实现相位校正,移动的步骤取决于空间相位失配的数量。结果表明,本方法能较好地补偿相位畸变引起的退相干效应。

关键词：外差探测退相干效应互相关算法阵列探测器相位补偿

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国内科技信息

中国科技信息 2012年第1期 7-15页

中国气象局提出"十二五"多个量化指标日前从国家发改委与中国气象局联合召开的气象发展"十二五"规划工作会议上获悉,按照《气象发展"十二五"规划》,中国气象局"十二五"期间将把强化公共气象服务作为气象事业发展的首要任务,把加强气象... 详细信息

中国气象局提出"十二五"多个量化指标日前从国家发改委与中国气象局联合召开的气象发展"十二五"规划工作会议上获悉,按照《气象发展"十二五"规划》,中国气象局"十二五"期间将把强化公共气象服务作为气象事业发展的首要任务,把加强气象业务体系能力建设作为提升气象现代化水平的核心任务。

关键词：创新竞争力面料排污交易退相干效应认知科学生物质气灾难医学

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开放系统中多体量子导引的保护

安徽科技学院学报 2024年第3期38卷 96-101页

作者：孙文洋曹浩叶柳安徽科技学院电气与电子工程学院安徽蚌埠233030 安徽大学物理与光电工程学院安徽合肥230601 阜阳师范大学信息功能材料结构与器件安徽普通高校重点实验室安徽阜阳236037

目的:基于量子测量技术,研究如何保护开放系统中多体量子导引。方法:通过使用量子反转测量和量子弱测量的组合测量,得出保护多体量子导引的最优测量结果。结果:当无测量时,多体量子导引在退相干效应的影响下逐渐退化直至消失不见;当使... 详细信息

目的:基于量子测量技术,研究如何保护开放系统中多体量子导引。方法:通过使用量子反转测量和量子弱测量的组合测量,得出保护多体量子导引的最优测量结果。结果:当无测量时,多体量子导引在退相干效应的影响下逐渐退化直至消失不见;当使用最优的测量结果时,多体量子导引随着测量强度的增强而逐渐恢复。结论:在开放系统中,量子弱测量能够有效地保护由于退相干效应而退化的多体量子导引。

关键词：退相干效应多体量子导引量子弱测量

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《好文推荐》

中国超硬材料 2021年第3期 77-78页

1.中国科学技术大学:室温下利用组合脉冲提高金刚石磁力计性能。固态量子磁力计的测量灵敏度可以通过提高探针的数量而得以改善。但是,量子探针的非均匀展宽所引起的自旋退相干效应以及不完美的量子操作都会导致量子控制的保真度的降低... 详细信息

1.中国科学技术大学:室温下利用组合脉冲提高金刚石磁力计性能。固态量子磁力计的测量灵敏度可以通过提高探针的数量而得以改善。但是,量子探针的非均匀展宽所引起的自旋退相干效应以及不完美的量子操作都会导致量子控制的保真度的降低,进而使系综量子探针的传感测量灵敏度减小。

关键词：非均匀展宽退相干效应系综磁力计量子控制测量灵敏度量子操作中国科学技术大学