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拓扑绝缘体高次谐波产生的研究进展

中国科学:物理学力学天文学 2025年第01期 53-70页

作者：张嘉宁刘秀兰杨乐怡彭良友人工微结构和介观物理国家重点实验室北京大学物理学院北京量子信息科学研究院

近年来,随着红外激光技术的进步,高次谐波的研究范围扩展到了固体材料.许多实验和理论工作发现,拓扑绝缘体的高次谐波表现出独特的性质,例如增强的谐波产率、特殊的椭偏依赖性以及圆二色性等.本文回顾了近年来人们在拓扑绝缘体高次谐波... 详细信息

近年来,随着红外激光技术的进步,高次谐波的研究范围扩展到了固体材料.许多实验和理论工作发现,拓扑绝缘体的高次谐波表现出独特的性质,例如增强的谐波产率、特殊的椭偏依赖性以及圆二色性等.本文回顾了近年来人们在拓扑绝缘体高次谐波方面的研究进展,分别介绍了SSH模型(一维体系)、Haldane模型(二维体系)和Z2拓扑绝缘体(三维体系)的高次谐波特性,这些特性源于拓扑相材料的贝里曲率和边界态(表面态)等性质.最后,我们讨论了高次谐波作为探测物质拓扑性的可靠标志的可能性,并展望了未来的研究方向.对拓扑材料高次谐波的研究不仅有助于深入理解固体材料中高次谐波的产生机制,还具备揭示拓扑物性的潜在意义.

关键词：拓扑绝缘体边缘态贝里曲率高次谐波辐射圆二色性椭偏依赖性

阿拉善-华北北缘晚古生代-早中生代岩浆作用:对古亚洲洋俯冲-闭合过程的制约

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岩石学报 2025年第1期41卷 66-90页

作者：曾浩宋东方肖文交李普庆中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院新疆生态与地理研究所干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

位于中亚造山带南部的阿拉善-华北北缘地区保存了丰富的晚古生代-早中生代岩浆记录,为理解古亚洲洋从俯冲至闭合的构造演化过程提供了关键信息。本文对位于内蒙古西部的甘其毛都地区的4个侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学... 详细信息

位于中亚造山带南部的阿拉善-华北北缘地区保存了丰富的晚古生代-早中生代岩浆记录,为理解古亚洲洋从俯冲至闭合的构造演化过程提供了关键信息。本文对位于内蒙古西部的甘其毛都地区的4个侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素分析。锆石U-Pb定年表明这些岩体分别形成于早二叠世(283±3Ma、273±5Ma、272±5Ma)和中三叠世(238±3Ma)。早二叠世岩体以石英闪长岩和闪长玢岩为主,富集轻稀土与大离子亲石元素,亏损高场强元素Nb、Ta等,Hf同位素显著亏损(-4.0~+15.6)。它们可能是由俯冲板片流体交代地幔楔部分熔融形成的基性岩浆经分离结晶演化而成。中三叠世侵入体为花岗闪长岩,轻重稀土元素强烈分异,锆石ε_(Hf)(t)值均为正值(+5.0~+8.5),可能代表了碰撞造山阶段新生下地壳物质部分熔融的产物。在此基础之上,本文系统收集并分析了阿拉善-华北北缘地区晚古生代-早中生代岩浆岩的时空分布规律与地球化学特征,以限定其构造背景与深部动力学过程。结合前人研究成果提出:石炭纪时期,古亚洲洋向南俯冲至阿拉善-华北克拉通之下并不断向北后撤;至早二叠世,俯冲板片转变为前进式俯冲,整体处于挤压环境,发育大规模岩浆活动与弧背前陆盆地;早-中三叠世,古亚洲洋闭合,阿拉善-华北克拉通沿索伦缝合带与北侧的中亚弧增生体系发生碰撞-拼贴。

关键词：阿拉善华北北缘晚古生代-早中生代古亚洲洋俯冲-闭合

基于点云处理的仿人机器人楼梯障碍物识别与剔除方法

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工程科学学报 2025年第2期47卷 339-350页

作者：于乃功谢秋生李洪政北京工业大学信息科学技术学院北京市计算智能与智能系统重点实验室教育部数字社区工程研究中心

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义，是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战，楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征，导致仿人机... 详细信息

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义，是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战，楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征，导致仿人机器人获取不准确的楼梯参数而出现踏空、摔跤等问题.本文结合区域生长和平面构造方法识别和剔除楼梯障碍物点云，基于剔除障碍物后的楼梯进行三维参数估计.首先利用相邻点的投影之和最小原理准确完成对楼梯水平面的提取；其次根据区域生长算法判定楼梯障碍物聚类情况，构造平面并分析平面内点数以完成对障碍物点云的快速识别与剔除工作；最后对有障碍物楼梯与剔除障碍物楼梯进行楼梯三维感知实验.实验结果表明，本文剔除楼梯障碍物的平均精度为92.43%，且剔除后的楼梯参数感知误差仅为有障碍物时的0.5倍.总体表明所提算法能提高机器人在复杂楼梯环境中的楼梯参数估计精度，能够有效提高仿人机器人在复杂楼梯环境下的感知能力.

关键词：仿人机器人复杂环境感知楼梯区域生长参数估计

超强耦合电路量子电动力学系统中反旋波效应对量子比特频率移动的影响

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物理学报 2020年第12期69卷 61-67页

作者：陈臻王帅鹏李铁夫游建强北京计算科学研究中心量子物理与量子信息研究部北京100193 浙江大学物理系杭州310027 清华大学微电子学研究所量子信息前沿科学中心北京100084 北京量子信息科学研究院北京100193

从实验上研究了四结磁通量子比特与多模共面波导谐振腔构成的超强耦合电路量子电动力学系统.通过传输谱测量和数值拟合,确定量子比特与腔第一模式的耦合强度已达到0.1倍谐振腔频率,进入了超强耦合区域;通过色散读出方法得到了系统的能谱... 详细信息

从实验上研究了四结磁通量子比特与多模共面波导谐振腔构成的超强耦合电路量子电动力学系统.通过传输谱测量和数值拟合,确定量子比特与腔第一模式的耦合强度已达到0.1倍谐振腔频率,进入了超强耦合区域;通过色散读出方法得到了系统的能谱,并通过增加探测场光子,从能谱上得到了量子比特频率随探测光子的位移.这种位移不仅包含旋波项的贡献,也包含了反旋波项的显著贡献,证实我们所实现的超强耦合系统是一个良好的研究量子拉比模型的实验平台,它在量子技术的诸多方面有潜在的应用,如量子模拟、超快量子逻辑门、纠缠态制备、量子比特保护等.

关键词：磁通量子比特超强耦合量子拉比模型布洛赫-西格特位移

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石墨烯p-n结在磁场中的电输运热耗散

物理学报 2022年第12期71卷 195-203页

作者：方静云孙庆丰北京大学物理学院量子材料科学中心北京100871 北京量子信息科学研究院北京100193

石墨烯是一种特殊的二维材料,其独特的能带结构允许人们通过电场来调控其载流子的类型和浓度,因此,在构建双极型纳米电子器件方面具有潜在应用前景.本文基于紧束缚格点模型,利用非平衡格林函数方法及Landauer-Büttiker公式,研究了石墨... 详细信息

石墨烯是一种特殊的二维材料,其独特的能带结构允许人们通过电场来调控其载流子的类型和浓度,因此,在构建双极型纳米电子器件方面具有潜在应用前景.本文基于紧束缚格点模型,利用非平衡格林函数方法及Landauer-Büttiker公式,研究了石墨烯p-n结在磁场中的电输运热耗散问题.在强磁场作用下,结的两边均处于量子霍尔相,存在拓扑保护的手性边缘态.直觉上,这种拓扑保护的手性边缘态应当是无热耗散的.但本文研究发现,当有耗散源时,尽管手性边缘态受到拓扑保护,热耗散却依然可以发生.对于完美的石墨烯,单极结输运时热耗散发生在体系边缘;偶极结输运时在体系边缘和结的界面处均可以发生热耗散.当无序存在时,无论单极结还是偶极结,无序均能增强热耗散.此外,本文还研究了不同位置处的电子能量分布,发现热耗散是否发生只取决于电子是否处于非平衡分布.这些结果表明拓扑只能保护电子的传播方向,却不能禁止热耗散的发生.

关键词：石墨烯p-n结热耗散量子输运拓扑

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InSb(111)衬底上外延生长二维拓扑绝缘体锡烯/铋烯的差异性研究

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物理学报 2022年第18期71卷 64-72页

作者：郑晓虎张建峰杜瑞瑞北京大学物理学院量子材料科学中心北京100871 北京量子信息科学研究院北京100193

近些年,人们对拓扑材料体系的认知得到了飞速发展.随着量子信息科学与技术成为当下科学研究的热点,具有大能隙高稳定性的低维拓扑材料有从基础研究向应用探索的趋势发展.如何实现高质量、大面积的单晶生长是影响拓扑材料走向实用化的重... 详细信息

近些年,人们对拓扑材料体系的认知得到了飞速发展.随着量子信息科学与技术成为当下科学研究的热点,具有大能隙高稳定性的低维拓扑材料有从基础研究向应用探索的趋势发展.如何实现高质量、大面积的单晶生长是影响拓扑材料走向实用化的重要一步.本文报道了在具有Sb原子终止面的InSb(111)衬底上利用分子束外延技术生长低维拓扑绝缘体锡烯与铋烯的实验结果.实验中发现,无论是锡烯还是铋烯,起始外延阶段都会在衬底上形成单层的浸润层.由于锡原子之间的相互作用远强于其与衬底的表面结合力,因此浸润层呈岛状生长,晶畴岛与岛合并的过程中边界效应明显,导致薄膜实际上由大量小晶畴拼接而成,畴壁处的缺陷难以避免.而浸润层的晶体学质量又限制了后续锡烯薄膜的外延行为,因此实验发现难以实现高质量且层数准确可控的单晶锡烯薄膜生长.而铋原子与衬底表面的结合能强于原子之间的相互作用,能够在较高温度下实现浸润层的单层层状生长,高质量的浸润层为后续铋烯的生长提供了良好的外延过渡层,因此发现实验中更容易得到大面积的铋烯薄膜.本文实验结果及相关理解对于利用半导体衬底生长低维拓扑晶体薄膜具有指导意义.

关键词：低维拓扑绝缘体锡烯铋烯分子束外延

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一种针对SAR图像的舰船目标检测算法

电光与控制 2025年第1期32卷 74-79页

作者：孟凡龙齐向阳范怀涛中国科学院空天信息创新研究院北京100000 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100000

由于环境复杂、舰船目标散焦和尺度的多样性,基于SAR图像的舰船目标检测仍然存在一些问题。提出了一种针对SAR图像的舰船目标检测算法。首先,基于可变形卷积构建舰船目标特征细化模块,提高对大长宽比姿态的舰船目标的特征提取能力;其次... 详细信息

由于环境复杂、舰船目标散焦和尺度的多样性,基于SAR图像的舰船目标检测仍然存在一些问题。提出了一种针对SAR图像的舰船目标检测算法。首先,基于可变形卷积构建舰船目标特征细化模块,提高对大长宽比姿态的舰船目标的特征提取能力;其次,在主干网络末尾引入了舰船空间金字塔聚合结构,增强对舰船目标的全局特征提取能力;最后,设计了尺度扩展特征金字塔网络,增强舰船浅层和深层特征信息的交互,提高对多尺度舰船目标的检测能力。实验结果表明,所提算法在HRSID数据集上的mAP达到了93.72%,F1分数达到了89.70%,优于所有比较算法,具有良好的检测效果。

关键词： SAR图像舰船检测可变形卷积舰船空间金字塔聚合结构尺度扩展特征金字塔网络

FeSe/SrTiO_(3)高温超导体中的电子条纹相

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物理学报 2022年第12期71卷 244-258页

作者：袁永浩薛其坤李渭清华大学低维量子物理国家重点实验室北京100084 清华大学量子信息前沿科学中心北京100084 北京量子信息科学研究院北京100193 南方科技大学深圳518055

单层FeSe/SrTiO_(3)中的界面超导增强是近年来高温超导领域的重要发现.该体系中SrTiO_(3)衬底对FeSe的超导增强机制已被广泛研究,其调控作用主要表现为两个方面:电荷掺杂和界面电声耦合.然而,关于FeSe薄膜本身的电子特性研究还不够充分... 详细信息

单层FeSe/SrTiO_(3)中的界面超导增强是近年来高温超导领域的重要发现.该体系中SrTiO_(3)衬底对FeSe的超导增强机制已被广泛研究,其调控作用主要表现为两个方面:电荷掺杂和界面电声耦合.然而,关于FeSe薄膜本身的电子特性研究还不够充分.本文介绍该体系超导增强机制的新进展:FeSe薄膜中的电子条纹相及其与超导的关联.通过扫描隧道显微镜结合分子束外延生长技术,对不同厚度的FeSe薄膜进行了系统研究.我们发现FeSe薄膜中电子倾向于排成条纹状结构,并观测到该条纹相随层厚变化显现出从短程到长程的演化.条纹相是一种电子液晶态,它源于薄层FeSe中被增强的电子关联作用.表面电子掺杂一方面会减弱FeSe薄膜中的电子关联作用,逐渐抑制条纹相;另一方面会诱导超导相变,而剩余的条纹相涨落会对超导电性带来额外增强.我们的结果加深了对低维界面超导体系的认识,也揭示了FeSe薄膜本征的特异性,完善了对FeSe/SrTiO_(3)超导增强机制的理解.

关键词：条纹相超导增强电子液晶态扫描隧道显微镜

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点亮量子优势

物理 2022年第11期51卷 781-783页

作者：金贻荣(编译) 北京量子信息科学研究院

IBM量子部副总裁Jay Gambetta与Philip Ball谈论了该公司过去20年来在量子领域取得的诸多进展,以及最近宣布的“量子优势”五年路线图。当下,全球各地的很多公司和实验室都在致力于将他们最新的量子技术推出实验室,走进现实世界。这其中... 详细信息

IBM量子部副总裁Jay Gambetta与Philip Ball谈论了该公司过去20年来在量子领域取得的诸多进展,以及最近宣布的“量子优势”五年路线图。当下,全球各地的很多公司和实验室都在致力于将他们最新的量子技术推出实验室,走进现实世界。这其中,美国科技巨头IBM是一个非常关键的参与者。就在今年5月,IBM量子公布了他们最新的未来十年量子计算路线(图1),而且,这家公司还设置了一些雄心勃勃的目标。在去年他们推出了包含127个量子比特(qubits)的Eagle处理器之后,该公司正在开发包含433个量子比特的Osprey处理器,并将于今年底首次亮相,随后将于2023年推出包含1121个比特的Condor处理器。

关键词：量子比特 IBM Condor 量子计算量子技术实验室路线图