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基于啁啾极化晶体的中红外上转换成像研究

红外与激光工程 2024年第3期53卷 52-60页

作者：韩赵其智葛正王小骅周志远史保森中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室安徽合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院安徽合肥230026

将物体辐射或反射的中红外波段光转换到可见光区域、再利用高性能的硅基器件探测是一种有效的目标识别手段,规避了传统半导体中红外探测器在灵敏度、深制冷和噪声等性能方面的不足。文中利用啁啾极化的非线性晶体,在强连续泵浦光作用下... 详细信息

将物体辐射或反射的中红外波段光转换到可见光区域、再利用高性能的硅基器件探测是一种有效的目标识别手段,规避了传统半导体中红外探测器在灵敏度、深制冷和噪声等性能方面的不足。文中利用啁啾极化的非线性晶体,在强连续泵浦光作用下,将中红外波段的光场信息高效、高保真地迁移到可见光域进行探测。通过建立简单的物理模型,理论上讨论了啁啾极化晶体参数对上转换成像性能的影响,并进行了数值仿真;通过实验进一步研究了啁啾晶体上转换方法在转换带宽、成像视场等成像关键参数上的优势,实验结果与理论计算值吻合较好。通过上转换方法,演示了相干光与非相干光照明条件下目标探测,实现了相干光照明下的光学边缘增强成像和非相干照明下的热辐射目标识别。这一工作对基于啁啾晶体的上转换成像系统的理解、设计和实际应用具有重要参考价值。

关键词：中红外成像上转换啁啾极化晶体带宽效率

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周期驱动拉曼晶格系统中的动力学拓扑现象

物理学报 2024年第14期73卷 24-33页

作者：蔡德欢屈苏平合肥国家实验室合肥230088 中国科学院量子信息与量子科技创新研究院合肥230026 蚌埠学院蚌埠233030

基于目前超冷原子系统中模拟能带拓扑和动力学量子相变的有关实验进展,设计出一个时间周期驱动的一维拉曼晶格系统来模拟动力学拓扑现象.利用振幅周期调制的拉曼光束耦合类碱土^(171)Yb原子的{^(1)S_(0),^(3)P_(1)}能级可以实现所需要... 详细信息

基于目前超冷原子系统中模拟能带拓扑和动力学量子相变的有关实验进展,设计出一个时间周期驱动的一维拉曼晶格系统来模拟动力学拓扑现象.利用振幅周期调制的拉曼光束耦合类碱土^(171)Yb原子的{^(1)S_(0),^(3)P_(1)}能级可以实现所需要的周期驱动拉曼晶格系统.时间周期系统的单带紧束缚近似哈密顿量通过特定变换可以解析求得有效Floquet哈密顿量和微动算符(micromotion operator),从而可以在一维晶格系统中研究任意驱动频率下Floquet动力学量子相变和动力学斯格明子结构出现的条件.结果表明,拓扑非平庸的有效Floquet哈密顿量是系统出现Floquet动力学量子相变的充分不必要条件,并且可以保护Floquet微动过程中的动力学斯格明子结构.

关键词：拓扑相动力学量子相变超冷原子拉曼晶格

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遥感影像高可信智能不变检测技术框架与方法实践

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测绘学报 2024年第6期53卷 1098-1112页

作者：宁晓刚张翰超张瑞倩中国测绘科学研究院北京100036

针对传统变化检测技术面临的样本类别不平衡、算法适用性差和知识应用不足问题,本研究从逆向角度出发,提出了遥感影像高可信智能地类不变检测技术框架。该框架通过智能化算法准确提取各类任务均不感兴趣的稳定不变区域,从而在实际应用... 详细信息

针对传统变化检测技术面临的样本类别不平衡、算法适用性差和知识应用不足问题,本研究从逆向角度出发,提出了遥感影像高可信智能地类不变检测技术框架。该框架通过智能化算法准确提取各类任务均不感兴趣的稳定不变区域,从而在实际应用中压缩作业面积,提高生产效率。在数据预处理基础上,根据不变检测特点构建样本库,提出先验信息引导的全局-局部不变检测方法消除整体性和局部性“伪变化”,形成格网化不变掩膜,并从精度和效率角度提出压盖准度和压盖幅度两个对象级指标进行评价。在全国多个地区的实践表明,该框架能够在保证精度的同时大幅减少人工目视判读工作量,显著提升提取效率,为实际应用场景下的遥感变化信息提取提供了全新范式。

关键词：变化检测不变检测人工智能遥感影像

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量子信息科技的发展现状与展望

物理学报 2024年第1期73卷 1-8页

作者：潘建伟中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院合肥230026

20世纪初,以原子能、半导体、激光、核磁共振、超导和全球卫星定位系统等重大技术发明为标志性成果的第一次量子革命,促进了物质文明的巨大进步,从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌.自20世纪90年代以来,量子调控技术的巨大进步,使... 详细信息

20世纪初,以原子能、半导体、激光、核磁共振、超导和全球卫星定位系统等重大技术发明为标志性成果的第一次量子革命,促进了物质文明的巨大进步,从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌.自20世纪90年代以来,量子调控技术的巨大进步,使得以量子信息科学为代表的量子科技突飞猛进,标志着第二次量子革命的兴起.量子信息科技包括量子通信、量子计算、量子精密测量等方面,为保障信息传输安全、提高运算速度、提升测量精度等提供了革命性解决方案,可为国家安全和国民经济高质量发展提供关键支撑.经过近30年的发展,我国在量子信息科技领域整体上已经实现了从跟踪、并跑到部分领跑的飞跃,在量子通信的研究和应用方面处于国际领先地位;在量子计算方面牢固占据国际第一方阵;在量子精密测量的多个方向进入国际领先或先进水平.当前,需要根据国家战略需求和国际竞争态势,做好未来5—10年我国在量子信息领域的发展重点研判,率先建立下一代安全、高效、自主、可控的信息技术体系.

关键词：量子通信量子计算量子精密测量

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高速铁路信号云联锁系统数据容错技术研究

铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2592-2602页

作者：何志彬邢科家张宏扬魏东冬孔嘉铖中国铁道科学研究院北京100081 中国铁道科学研究院通信信号研究所北京100081

为适应铁路信号系统的数字化发展需求,将云计算技术引入铁路信号联锁系统(云联锁),有助于为联锁系统提供更高的灵活性、可扩展性和计算性能。目前,研究如何确保云联锁系统的安全性问题极具挑战性。为了解决目前商用云计算平台尚不能提... 详细信息

为适应铁路信号系统的数字化发展需求,将云计算技术引入铁路信号联锁系统(云联锁),有助于为联锁系统提供更高的灵活性、可扩展性和计算性能。目前,研究如何确保云联锁系统的安全性问题极具挑战性。为了解决目前商用云计算平台尚不能提供满足铁路信号系统安全苛求等方面的技术保障措施,针对云联锁系统的安全性,提出一种用于云联锁系统的数据容错恢复方案,确保云平台可以运行联锁应用,并保障云联锁功能的安全性和正确性。首先,对既有计算机联锁系统的安全措施和目前针对云平台的安全技术手段进行分析,找出云联锁系统的安全保障措施的难点,提出一种云联锁系统结构,分析进路控制过程,探索适合于针对云联锁的监控方法。然后,根据进路控制过程,使用特征编码方法对联锁进路和输入信息进行编码。运用基于矩阵算法的容错技术,检测联锁运算数据错误,通过监控软件的运行行为来检测云联锁系统潜在的设计缺陷和计算错误等。对多节点的联锁运算故障进行分析,提出针对云联锁可能发生的多重故障的故障恢复方案,并对采取的措施进行详细分析。最后,通过平均危险失效概率定量计算分析云平台的安全性。研究结果表明:与传统技术相比,提出的监控方案具备更高的安全性能。研究结果可为进一步研究类似的高安全铁路信号系统、铁路信号系统数字化和信息化研究提供参考。

关键词：铁路信号联锁云计算基于算法的容错数据恢复安全

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基于增强条纹去除的超冷原子成像

物理学报 2024年第14期73卷 193-200页

作者：王帅李希姚星灿中国科学技术大学物理学院合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院上海量子科学研究中心上海201315 中国科学技术大学合肥国家实验室合肥230088

吸收成像是超冷原子实验中定量测量的基础.典型的成像过程涉及记录探测光场和原子吸收光场的照片.在拍摄这两张照片的时间间隔内,由于探测光不可避免的抖动,会在成像过程中引入条纹噪声模式.常规的条纹去除算法虽然可以抑制这种噪声,但... 详细信息

吸收成像是超冷原子实验中定量测量的基础.典型的成像过程涉及记录探测光场和原子吸收光场的照片.在拍摄这两张照片的时间间隔内,由于探测光不可避免的抖动,会在成像过程中引入条纹噪声模式.常规的条纹去除算法虽然可以抑制这种噪声,但由于其忽略了原子吸收效应对噪声信号的调制,使得原子团上会出现无法完全消除的剩余条纹,并且这一现象会随着原子密度的增大而愈发明显.本文提出了一种创新的增强条纹去除算法,该方法考虑了原子的吸收效应,并通过主动调制噪声信号的强度,从根本上避免了剩余条纹的产生并显著提高了成像的信噪比.在处理均匀费米气体的吸收成像时,新算法成功将表征原子密度波动的相对标准偏差降低约37%.此外,本文还利用该方法对6Li费米原子超流中的第二声波进行了定量观测.与传统的条纹去除算法相比,我们的新方法将密度波关联函数的对比度提高了近4倍,密度响应谱强度提升约15%.上述结果表明,增强条纹去除算法不仅可以有效地抑制条纹噪声,而且更有利于在高密度原子体系中识别和探测一些重要物理效应.

关键词：条纹去除吸收成像幺正费米超流第二声波

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^(252)Cf自发裂变K X射线发射与动能-电荷关系

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物理学报 2024年第14期73卷 43-50页

作者：刘超刘世龙杨毅冯晶李昱兆中国原子能科学研究院核数据重点实验室北京102413

原子核裂变后多物理量间的关联测量是认识裂变过程直接有效的实验手段,然而由于初级裂变产物准确的电荷鉴别仍面临技术困难,电荷相关的多参数研究相对匮乏.为此,通过高分辨的低能高纯锗探测器和金硅面垒探测器开展了^(252)Cf自发裂变的... 详细信息

原子核裂变后多物理量间的关联测量是认识裂变过程直接有效的实验手段,然而由于初级裂变产物准确的电荷鉴别仍面临技术困难,电荷相关的多参数研究相对匮乏.为此,通过高分辨的低能高纯锗探测器和金硅面垒探测器开展了^(252)Cf自发裂变的裂变碎片K X射线和动能的符合测量.利用K X射线可以很好地鉴别电荷数Z=39—62的裂变碎片,电荷分辨ΔZ≈0.7,K X射线产额呈现强烈的电荷相关性.借助K X射线给出了碎片平均动能和平均总动能及其分布宽度随核电荷数的分布,轻碎片动能分布具有鲜明的奇偶效应,偶Z碎片的动能比奇Z碎片的高约0.48 MeV;平均总动能在Z=52—53处达到峰值,总动能分布宽度在Z=56附近呈现凹坑,这反映了形变壳结构对断点形状的显著影响.裂变碎片K X射线发射的信息及动能-电荷关系研究可为裂变独立产额测量和裂变理论模型的检验提供必要的参考数据.

关键词：裂变碎片 K X 射线电荷鉴别碎片动能

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基于改进DBNet-RNN的声级计读数识别方法

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计量学报 2024年第8期45卷 1191-1199页

作者：汪嘉祝海江王寅初何龙标杨平牛锋北京化工大学信息科学与技术学院北京100029 中国计量科学研究院北京100029

为提高声级计校准工作效率,提出了一种基于深度学习神经网络的声级计图像读数检测与识别方法。读数检测模型以DBNet为基础模型,将ShuffleNetV2作为主干网络,显著降低模型参数量;为提高读数区域检测精度,引入高效通道注意力ECA模块,提高... 详细信息

为提高声级计校准工作效率,提出了一种基于深度学习神经网络的声级计图像读数检测与识别方法。读数检测模型以DBNet为基础模型,将ShuffleNetV2作为主干网络,显著降低模型参数量;为提高读数区域检测精度,引入高效通道注意力ECA模块,提高网络对于通道特征的提取能力,优化后的模型在保持精度的同时参数量缩减为原来的15.4%,计算量缩减为原来的67.4%。读数识别模型以CRNN为基础模型,先加入批量规范化层,提高网络训练时的稳定性;然后,引入残差块替换原有的卷积块,提高了网络对于复杂特征的提取能力;将Dropout应用于网络中,提高网络的泛化能力;此外,在合成读数数据集上对读数识别模型进行预训练,有效增加了模型准确率。改进后的方法准确率达到了99.7%,相较原方法提高了2.4%。实验结果表明,该方法对声级计图像中存在的字体多样、光照不均、模糊等影响因素具有较强的鲁棒能力,对声级计图像中的读数具有较高的识别精度。

关键词：声学计量图像识别声级计 DBNet CRNN 注意力模块

一维超冷原子动量光晶格中的手征对称性破缺拓扑相

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物理学报 2024年第4期73卷 21-26页

作者：曾超毛一屹吴骥宙苑涛戴汉宁陈宇翱中国科学技术大学物理学院合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院上海量子科学研究中心上海201315 合肥国家实验室合肥230088 南方科技大学物理系深圳518055

对称性在理解物质的拓扑态方面具有关键作用.过去人们认为手征对称性保证了一维晶格的量子化Zak相位及其对应的非平庸拓扑相.本文展现了在一维手征对称性破缺的情况下,晶格系统仍具有量子化Zak相位和非平庸拓扑相.具体而言,在超冷原子... 详细信息

对称性在理解物质的拓扑态方面具有关键作用.过去人们认为手征对称性保证了一维晶格的量子化Zak相位及其对应的非平庸拓扑相.本文展现了在一维手征对称性破缺的情况下,晶格系统仍具有量子化Zak相位和非平庸拓扑相.具体而言,在超冷原子动量晶格系统中有效地模拟了一个链长为26、手征对称性破缺的Zigzag模型,其中相等的次近邻耦合强度能够在保留空间反演对称性的同时破坏手征对称性.通过测量原子的时间平均波包位移来获得系统的拓扑不变量,并得到了其对应的量子化的Zak相位.此外,还观测到系统随着最近邻耦合强度比例的变化会从非平庸拓扑相转变为平庸拓扑相.本文不仅为对称性及拓扑相的相关研究提供了一个完全可控的平台,还可以通过控制格点间耦合强度和原子间相互作用,探索例如Tasaki,Aharonov-Bohm caging模型中的平带拓扑以及引入相互作用研究的非线性拓扑现象.

关键词：对称性拓扑不变量 Zak相位动量光晶格