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光量子精密测量研究进展

中国激光 2024年

作者：王犇张利剑南京大学现代工程与应用科学学院智能光传感与调控技术教育部重点实验室南京大学固体微结构物理国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心

量子精密测量作为当代量子力学的主要应用方面之一，一直是近些年来量子科技的重要研究和发展方向。量子精密测量的主要研究目标是针对物理系统中的未知参数，利用量子资源进行量子增强测量，以提升参数测量精度。与其它物理系统相比，... 详细信息

量子精密测量作为当代量子力学的主要应用方面之一，一直是近些年来量子科技的重要研究和发展方向。量子精密测量的主要研究目标是针对物理系统中的未知参数，利用量子资源进行量子增强测量，以提升参数测量精度。与其它物理系统相比，光子系统具有相干时间长、不易受到环境干扰等优越性，因而常被作为量子信息处理的载体。以光子为基础的传感器提升传感精度是光量子精密测量的主要任务。本论文介绍了量子精密测量的一般性原理，给出参数估计的量子极限精度下界。同时，本论文介绍了目前光量子精密测量的理论与实验研究进展以及相对应存在的挑战。

关键词：量子光学量子精密测量参数估计海森堡极限传感

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高空巡航阶段飞机尾涡探测识别的仿真研究

激光与光电子学进展 2024年

作者：朱向南陶宗明郝祺量子材料与信息器件教育部重点实验室东南大学物理学院江淮前沿技术协同创新中心中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院基础部物理教研室

飞机尾涡是由于气压不平衡而在机翼表面产生的旋转气流，它会在飞机后方持续一段时间，并随时间推移逐渐衰减。尾涡会引起空气运动，并导致反射波频率产生变化，因此理论上可以用多普勒激光雷达检测。但是由于信号强度十分微弱，对检测... 详细信息

飞机尾涡是由于气压不平衡而在机翼表面产生的旋转气流，它会在飞机后方持续一段时间，并随时间推移逐渐衰减。尾涡会引起空气运动，并导致反射波频率产生变化，因此理论上可以用多普勒激光雷达检测。但是由于信号强度十分微弱，对检测设备和检测方法的灵敏度提出了较高的挑战。本文对高空巡航阶段飞机尾涡的分布和探测可行性进行研究，分别以空客A330型客机和其他两款战斗机为例，计算了尾涡的强度衰减规律和空间位置分布特征。此外，本文讨论了基于激光雷达的尾涡探测模型，给出了尾涡特征与雷达回波信号之间的关系，从而实现尾涡的识别与判定。本文的成果为高空巡航阶段飞机的探测和飞行特征的识别提供了判定方法和依据。

关键词：数值计算尾涡高空巡航探测识别

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靛红双氮二苯腙分子开关的光致异构化机理

物理学报 2024年第17期73卷 151-160页

作者：庞晓娟赵凯玥何航宇张宁波蒋臣威中国矿业大学材料与物理学院徐州221116 中国矿业大学矿业工程学院徐州221116 西安交通大学物理学院凝聚态物质非平衡合成与调制教育部重点实验室量子信息与量子光电器件陕西省重点实验室西安710049

腙类分子开关在超分子化学领域有非常重要的应用价值,基于靛红发色团发展出的新型腙类分子开关已被合成.因其具有可见光激发下的顺反异构化特征、衍生物的易合成性及对外界刺激的敏感性,其在生物化学领域具有重要的应用价值.然而,该新... 详细信息

腙类分子开关在超分子化学领域有非常重要的应用价值,基于靛红发色团发展出的新型腙类分子开关已被合成.因其具有可见光激发下的顺反异构化特征、衍生物的易合成性及对外界刺激的敏感性,其在生物化学领域具有重要的应用价值.然而,该新型分子开关的光致异构化机制尚不明确,异构过程是否存在新奇的现象也不得而知.本文采用基于半经验OM2/MRCI的轨迹面跳跃动力学方法,系统地研究了一种名为靛红双氮二苯腙分子开关E-Z异构化过程的光致异构化机理.研究发现该E构型分子开关的S_(1)激发态平均寿命约为107 fs,该分子开关的E-Z异构化量子产率为16.01%.通过对该分子开关光致异构化过程的计算,明确了两种不同分子开关异构化机制;除围绕C=N键旋转的传统分子开关异构机制之外,阐明了新的异构机制——分子开关转子部分面对面的扭转;通过时间分辨的荧光辐射谱的计算,预测了异构化过程中存在极快的荧光猝灭现象,并且伴随着荧光红移的发生;通过对计算得到的荧光光谱与激发态平均寿命的分析,提出了“暗态”的存在,并对“暗态”存在的原因给出了可能的解释.研究结果可为新型分子开关的设计及应用提供理论指导作用.

关键词：分子开关光致异构化激发态非绝热动力学

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双频激光干涉测量技术研究

量子光学学报 2024年

作者：陈力荣王韬安炳南贺子洋赵琴武延鹏李林王雅君郑耀辉山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西大学极端光学协同创新中心山西大学物理电子工程学院北京控制工程研究所

精密测量是支撑高端装备制造质量、航天任务深空探索的基石。针对航天空间任务的超精密测量应用需求，面向航天复杂环境应用，本文详细探讨了可以满足下一代航天任务毫角秒级、微角秒级指向精度需求的双频激光干涉测量技术，对双频激光... 详细信息

精密测量是支撑高端装备制造质量、航天任务深空探索的基石。针对航天空间任务的超精密测量应用需求，面向航天复杂环境应用，本文详细探讨了可以满足下一代航天任务毫角秒级、微角秒级指向精度需求的双频激光干涉测量技术，对双频激光干涉测量技术的分辨率和精度制约因素展开了理论分析，探索其理论测量极限。在抑制其由光源偏振及偏振器件引起的非线性误差后，理论上可以完成航天空间任务的毫角秒级指向测量及姿态控制。结合量子增强技术，有望突破量子散粒噪声极限，进一步提高干涉测量信噪比，提升指向测量精度，支撑下一代航天空间任务更高精度指向测量的要求。

关键词：激光干涉测量空间指向测量双频激光量子增强高精度

基于二维JanusGeS双层铁电隧道结的电子输运

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物理学进展 2024年第4期44卷 197-207页

作者：孙康别洁吕洋洋陈爽法伟南京大学固体微结构物理国家重点实验室物理学院和人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093 南京大学匡亚明学院南京210023 香港城市大学材料科学与工程学系中国香港999077 南京大学材料科学与工程学院固体微结构物理国家重点实验室南京210093 东南大学量子材料与器件教育部重点实验室南京211189

二维范德华Janus材料两侧为不同原子,使得其具有内禀的结构不对称性和面外极化。一类新型的二维Janus材料GeS被发现可用于制备低能耗、高响应速度的铁电隧道结。基于第一性原理计算,我们发现JanusGeS双层有三种堆叠模式,它们的横向滑动... 详细信息

二维范德华Janus材料两侧为不同原子,使得其具有内禀的结构不对称性和面外极化。一类新型的二维Janus材料GeS被发现可用于制备低能耗、高响应速度的铁电隧道结。基于第一性原理计算,我们发现JanusGeS双层有三种堆叠模式,它们的横向滑动和垂直位移都可以调节隧道结中的电子输运。此外,基于GeGe接触的GeS双层的铁电隧道结表现出最高的开/关比。我们的研究将滑移铁电的概念扩展到一类新型的二维范德华Janus材料,并揭示了这些材料在实际器件中可能的电阻开关机制。我们的工作为基于二维范德华Janus材料的低能耗、快速开关纳米器件的设计提供了理论指导。

关键词：二维范德华Janus材料滑移铁电性铁电隧道结阻态开关

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超构表面调控可见光发射及其应用（特邀）

激光与光电子学进展 2024年第3期 233-252页

作者：王绍军张郑合侯紫玥翟一恒徐超捷李孝峰苏州大学光电科学与工程学院&苏州纳米科技协同创新中心江苏省先进光学制造技术重点实验室&教育部现代光学技术重点实验室哈尔滨工业大学物理学院苏州大学功能纳米与软物质研究院

人工构建的平面化超构表面由于其独特的电磁响应以及超薄、易集成的优势，在光子学和新型光电子技术方面发挥着至关重要的作用。基于近场共振模式的发光超构表面在散射辐射光子、定向和增强光子态密度等方面展现出独特优势，拓展了其在... 详细信息

人工构建的平面化超构表面由于其独特的电磁响应以及超薄、易集成的优势，在光子学和新型光电子技术方面发挥着至关重要的作用。基于近场共振模式的发光超构表面在散射辐射光子、定向和增强光子态密度等方面展现出独特优势，拓展了其在前沿光子学领域的应用。本文概述了超构表面调控系综量子光源辐射行为的基本原理，详细介绍了可见光波段内发光超构表面最新的研究应用进展，包括微小型固态照明、虚拟现实和增强现实高清显示、可见光通信、高能X射线探测、手性光源以及低阈值微纳激光器等领域的应用。最后展望了发光超构表面的未来发展方向。

关键词：光学器件微纳光子器件发光超构表面定向辐射平面光源

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高次谐波辐射与X射线量子光学（特邀）

光子学报 2024年第6期 46-54页

作者：付逸飞赵迪李蓬勃李福利西安交通大学物理学院教育部物质非平衡合成与调控重点实验室陕西省量子信息与光电量子器件重点实验室

高次谐波产生过程是一种广泛、成熟、可行的制备相干量子光源的方案，在新兴的X射线量子光学领域有望得到应用。目前，量子光学已经在微波和可见光波段研发了诸如压缩态制备、诱导透明、高次谐波产生、多波混频等应用。X射线因其高精度... 详细信息

高次谐波产生过程是一种广泛、成熟、可行的制备相干量子光源的方案，在新兴的X射线量子光学领域有望得到应用。目前，量子光学已经在微波和可见光波段研发了诸如压缩态制备、诱导透明、高次谐波产生、多波混频等应用。X射线因其高精度、高衍射极限、鲁棒性、穿透性和聚焦能力在理论上优于目前广泛采用的微波和可见光波段，在X射线波段下研发量子光学模型、量子信息单元和量子光学元件，有助于推动其向精密化，小型化发展。最近的研究将量子光学推广至X射线波段，产生了诸如X能标下的量子系统、单光子、脉冲、高次谐波产生相干X射线脉冲等创新性研究成果，发展了阿秒级的相干X射线量子光源。X射线光学与量子光学的交叉正在引来越来越多的关注，成为一个具有显著突破意义和应用前景的研究领域。

关键词：量子光学谐波产生非线性光学超快激光 X射线光学

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绝缘衬底上二维单晶材料制备研究进展

科学通报 2024年第26期69卷 3887-3899页

作者：曾凡凯白金霞张晓闻徐小志华南师范大学物理学院广东省高等学校物质结构与相互作用基础研究卓越中心广东省量子调控工程与材料重点实验室广州510006 华南师范大学物理前沿科学研究院粤港量子物质联合实验室广州510006

二维材料因其原子级的厚度而展现出优异的电学、光学、磁学和热学性质,在电子、光电和能源等领域具有广阔的应用前景.随着传统硅基器件逼近物理极限,摩尔定律的延续面临着巨大挑战,二维材料被寄望于超越硅基材料以实现新一代电子器件的... 详细信息

二维材料因其原子级的厚度而展现出优异的电学、光学、磁学和热学性质,在电子、光电和能源等领域具有广阔的应用前景.随着传统硅基器件逼近物理极限,摩尔定律的延续面临着巨大挑战,二维材料被寄望于超越硅基材料以实现新一代电子器件的构建.可控制备大尺寸单晶二维薄膜是实现其高性能和大规模应用的关键.过去十几年来,研究人员在二维单晶的材料生长方面付出了大量努力,典型的二维导体石墨烯、半导体过渡金属硫族化合物和绝缘体六方氮化硼的生长尺寸已经由微米级扩展到晶圆级.然而,二维材料薄膜通常需要覆盖在绝缘衬底上才能充分发挥性能,因此在绝缘衬底直接生长二维单晶材料是实现高性能电子和光电子器件的终极目标.本文从绝缘衬底上不同种类二维单晶材料的生长行为展开探讨,回顾了近十年来过渡金属硫族化合物、石墨烯和氮化硼在绝缘衬底上的生长策略以及机理,对绝缘衬底上制备高质量二维单晶材料面临的挑战和未来发展进行了总结和展望.

关键词：二维材料单晶绝缘衬底石墨烯化学气相沉积

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随机无序对一维Kitaev模型拓扑和局域化特性的影响

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山西大学学报(自然科学版) 2024年第4期47卷 792-803页

作者：刘晓阳武晔虹陆展鹏徐志浩山西大学理论物理研究所山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室山西医科大学基础医学院山西大学极端光学协同创新中心

本文研究了在位无序、跃迁无序、超导配对无序和这三种无序都有的完全无序对Kitaev模型拓扑特性、态密度（DOS）和局域化性质的影响。这种影响可能会诱发新的拓扑相，也可能使已有的拓扑特性消失。通过对比DOS和拓扑相图的结果，发现DO... 详细信息

本文研究了在位无序、跃迁无序、超导配对无序和这三种无序都有的完全无序对Kitaev模型拓扑特性、态密度（DOS）和局域化性质的影响。这种影响可能会诱发新的拓扑相，也可能使已有的拓扑特性消失。通过对比DOS和拓扑相图的结果，发现DOS中存在零模峰并不能作为探测拓扑相变的证据。最后以在位无序效应为例，分析了有限尺寸情况下的Kitaev模型的局域化性质。

关键词： Majorana费米子 Z2拓扑不变量 Lyapunov指数态密度

来源：博看期刊