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合肥先进光源:赋能关联电子系统研究

物理学报 2024年第19期73卷 47-55页

作者：孙喆沈大伟罗震林闫文盛中国科学技术大学国家同步辐射实验室

合肥先进光源是一个第四代衍射极限储存环光源,计划于2028年投入运行,凭借其高亮度和高相干性X射线,将突破当前X射线技术研究关联电子系统所面临的时空分辨率瓶颈,为理解这些材料中新奇物性的本质和微观起源提供关键信息.本文介绍了合... 详细信息

合肥先进光源是一个第四代衍射极限储存环光源,计划于2028年投入运行,凭借其高亮度和高相干性X射线,将突破当前X射线技术研究关联电子系统所面临的时空分辨率瓶颈,为理解这些材料中新奇物性的本质和微观起源提供关键信息.本文介绍了合肥先进光源的主要科学目标和技术优势,重点阐述了角分辨光电子能谱、磁圆二色、相干X射线散射和相干X射线成像等核心技术在量子材料和关联电子系统研究中的应用前景.这些技术将能精细解析电子/自旋/轨道态的分布和动力学过程,揭示各种新奇量子现象,以及关联电子体系中各种序参量的涨落.合肥先进光源的建成将为解码复杂量子态和非平衡演化行为提供先进的技术支持,最终推动量子材料和关联电子系统在能源、信息等前沿领域的应用.

关键词： X射线谱学相干X射线散射相干X射线成像关联电子系统

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区块链隐私众包中的数据验证与可控匿名方案

电子与信息学报 2024年第2期46卷 748-756页

作者：薛开平范茂王峰罗昕怡中国科学技术大学网络空间安全学院合肥230027 中国科学技术大学网络信息中心合肥230026

针对隐私众包场景下出现的数据验证、匿名作恶检测和跨平台资源交互等需求,该文基于区块链技术,并结合零知识证明与环签名技术,提出一种联盟链架构下的隐私众包方案。该方案依靠零知识证明实现对加密数据的验证,依靠链接可撤销环签名改... 详细信息

针对隐私众包场景下出现的数据验证、匿名作恶检测和跨平台资源交互等需求,该文基于区块链技术,并结合零知识证明与环签名技术,提出一种联盟链架构下的隐私众包方案。该方案依靠零知识证明实现对加密数据的验证,依靠链接可撤销环签名改进方案实现工人身份的可控匿名,引入联盟链架构实现众包实体之间的资源交互。在完成众包完整流程的同时,实现隐私众包所需的数据保护与身份保护。安全性分析表明,该方案具有隐私性、可验证性、可控匿名性与公平性。实验结果验证了方案在效率与性能方面的有效性。

关键词：区块链众包隐私保护环签名零知识证明

NDN-AdHoc网络中基于多属性决策的可靠转发策略

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通信学报 2024年第5期45卷 151-164页

作者：韩江萍汪浩东杨佳宇薛开平李健中国科学技术大学网络空间安全学院安徽合肥230027 中国科学技术大学信息科学技术学院安徽合肥230027

为了应对传统自组织网络高度动态拓扑、短寿命连接等特性导致的传输失效问题,基于命名数据网络(NDN)架构,设计了一种联合链路稳定性和内容可达性的可靠转发(RF-LSCA)策略。该策略基于多属性决策方法,综合考虑链路持续时间、节点间距离... 详细信息

为了应对传统自组织网络高度动态拓扑、短寿命连接等特性导致的传输失效问题,基于命名数据网络(NDN)架构,设计了一种联合链路稳定性和内容可达性的可靠转发(RF-LSCA)策略。该策略基于多属性决策方法,综合考虑链路持续时间、节点间距离和内容可达性3个关键属性,从而更加精确地选择最优转发节点,提升了内容传输性能;此外,鉴于单一最优路径可能存在的不稳定性,该策略进一步将决策模型与概率转发思想相结合,设计了兼具低开销与高可靠性的冗余转发机制。这一设计充分利用了NDN的多路径特性,以保障移动环境下的内容传输性能。通过仿真实验验证,所提RF-LSCA在内容获取平均时延、平均跳数、内容满足率等多个关键性能指标上优于现有策略,充分证明了其在提高NDN-AdHoc网络传输效率方面的优越性。

关键词：命名数据网络转发策略多属性决策概率转发

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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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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

NFTHz加速器束流横向截面尺寸测量系统研制

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强激光与粒子束 2024年第3期36卷 117-124页

作者：朱文超魏征宇谢春杰周泽然王琳梁钰中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029 中国科学技术大学核科学技术学院合肥230029

针对太赫兹直线加速器,开发了基于EPICS分布式系统的横向截面尺寸测量系统。该系统采用束斑检测器完成束斑到光斑的转换,并通过远心镜头将光斑成像到CCD相机,完成对光斑图像的采集,之后基于ADAravis将相机采集的图像数据汇入到EPICS数... 详细信息

针对太赫兹直线加速器,开发了基于EPICS分布式系统的横向截面尺寸测量系统。该系统采用束斑检测器完成束斑到光斑的转换,并通过远心镜头将光斑成像到CCD相机,完成对光斑图像的采集,之后基于ADAravis将相机采集的图像数据汇入到EPICS数据库。由于暗电流以及环境辐射的影响,在采集到的图像中会存在椒盐噪声,因此使用卷积神经网络(CNN)对图像中的椒盐噪声进行抑制,最后对图像进行高斯拟合计算出束流截面尺寸。实验结果表明,CNN可以有效地消除椒盐噪声,并且系统的分辨率达到15.8μm,满足系统设计要求。

关键词： EPICS ADAravis 束流截面测量机器学习卷积神经网络

聚焦离子束加工的硅酸钇波导中铕离子的光学与超精细跃迁研究

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物理学报 2024年

作者：肖懿鑫朱天翔梁澎军王奕洋周宗权李传锋中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室中国科学技术大学量子网络安徽省重点实验室合肥国家实验室

量子存储是大尺度量子网络的重要组成部分，基于波导等微纳结构的可集成量子存储可以提供更好的可扩展性并实现更低的光电能耗。在众多量子存储候选介质中，151Eu3+:Y2SiO5晶体具有长达6小时的自旋相干寿命和1小时的相干光存储时间，成... 详细信息

量子存储是大尺度量子网络的重要组成部分，基于波导等微纳结构的可集成量子存储可以提供更好的可扩展性并实现更低的光电能耗。在众多量子存储候选介质中，151Eu3+:Y2SiO5晶体具有长达6小时的自旋相干寿命和1小时的相干光存储时间，成为长寿命存储的优异候选材料。我们通过聚焦离子束在151Eu3+:Y2SiO5晶体表面加工出三角形悬梁臂波导，波导截面的边长为2μm，长度为20μm。本文对三角形悬梁臂波导中的151Eu3+离子的7F0-5D0光学跃迁以及7F0基态的超精细跃迁开展了研究。结果显示，在2μm尺度的悬梁臂波导中151Eu3+离子基本保持了和块状晶体中151Eu3+离子一致的跃迁展宽及相干寿命，可以支持量子存储任务的实现。该工作为实现纳米尺度的151Eu3+离子可集成量子存储器以及单个151Eu3+离子的探测打下基础。

关键词：稀土掺杂晶体量子存储聚焦离子束量子信息

射频电场缀饰下铯Rydberg原子的电磁感应透明光谱

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物理学报 2024年第11期73卷 119-125页

作者：韩玉龙刘邦张侃孙金芳孙辉丁冬生安徽信息工程学院通识教育与外国语学院芜湖241003 中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室合肥230026

采用全红外光激发Rydberg原子的方案,选择探测光(852 nm)、缀饰光(1470 nm)和耦合光(780 nm),利用三光子激发方式实现了Cs原子Rydberg态(49P_(3/2))的制备.实验上,观测到射频电场作用下|7S_(1/2)?→|49P_(3/2)?Rydberg跃迁形成的电磁感... 详细信息

采用全红外光激发Rydberg原子的方案,选择探测光(852 nm)、缀饰光(1470 nm)和耦合光(780 nm),利用三光子激发方式实现了Cs原子Rydberg态(49P_(3/2))的制备.实验上,观测到射频电场作用下|7S_(1/2)?→|49P_(3/2)?Rydberg跃迁形成的电磁感应透明(EIT)效应,实现对Rydberg原子的光学探测,根据EIT光谱的变化来探究射频电场的幅度和频率对光谱的影响.研究表明,随着射频电场幅度的增强,观察到光谱现象从越发明显的ac Stark能移逐步过渡到复杂混合态的多个调制边带,并根据EIT主峰的频移进一步讨论频率对铯泡中电场屏蔽的影响.采用将低频电场调制到射频电场的方式,实现了基于Rydberg原子的50 Hz—1 kHz范围内电场解调,并对解调信号的幅度和频率进行拟合,保真度达到95%.研究结果对Rydberg原子射频光谱探测和低频电场的可溯源测量等提供有价值的参考.

关键词： Rydberg原子电磁感应透明光谱射频电场 ac Stark能移

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纠缠测量提升两比特量子态分辨效率(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第3期61卷 281-284页

作者：田博轩侯志博项国勇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

在给定错误率下,减小量子态分辨中平均消耗的拷贝数,称为最小消耗量子态分辨。最小消耗量子态分辨可以把节省的资源用于后续量子任务,在量子密码等量子任务中具有重要的应用价值。研究了两比特量子态的最小消耗量子态分辨。理论结果表明... 详细信息

在给定错误率下,减小量子态分辨中平均消耗的拷贝数,称为最小消耗量子态分辨。最小消耗量子态分辨可以把节省的资源用于后续量子任务,在量子密码等量子任务中具有重要的应用价值。研究了两比特量子态的最小消耗量子态分辨。理论结果表明,即使两比特量子态只有经典关联,没有量子纠缠,纠缠测量仍能远超对两个比特分别进行局域测量的效果。实验结果证实,当错误率要求足够小时,纠缠测量实验装置消耗的拷贝数仅为局域测量的1/12,就可满足错误率要求。该研究结果突出了纠缠测量在最小消耗量子态分辨中的作用,显示了量子测量中纠缠的重要意义。

关键词：量子测量量子控制量子分辨量子信息