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超导动态电感探测器的噪声谱分析

物理学报 2024年第3期73卷 310-317页

作者：石中誉代旭城王浩宇麦展彰欧阳鹏辉王翼卓柴亚强韦联福刘旭明潘长钊郭伟杰舒诗博王轶文西南交通大学物理科学与技术学院量子光电实验室成都610031 南方科技大学深圳量子科学与工程研究所深圳518055 深圳国际量子研究院深圳518048 西南交通大学信息科学与技术学院信息量子技术实验室成都610031 中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室北京100049

动态电感探测器容易频域集成,作为一种新兴的超导探测器件在(亚)毫米及光学波段的天文探测和阵列成像中得到了初步应用.在单像素层面,动态电感探测器的暗噪声水平是关键指标之一.本文详细介绍了一种适用于动态电感探测器的噪声功率谱分... 详细信息

动态电感探测器容易频域集成,作为一种新兴的超导探测器件在(亚)毫米及光学波段的天文探测和阵列成像中得到了初步应用.在单像素层面,动态电感探测器的暗噪声水平是关键指标之一.本文详细介绍了一种适用于动态电感探测器的噪声功率谱分析方法,可以较好地平衡噪声频谱分辨率与方差性能,准确且高效地进行噪声谱分析.利用此方法,研究了两种工艺的超导铝动态电感探测器,发现在铝膜上下两层镀氮化硅膜的样品的频率噪声约为裸铝样品的25%—50%.基于这种双层氮化硅工艺,进一步研究了多种几何设计的集总结构铝动态电感探测器在不同微波功率和温度下的噪声特性,实验结果与典型的二能级系统噪声行为相符.本文的研究为动态电感探测器的噪声谱表征提供了一种标准方法,并为研制低噪声的超导铝动态电感探测器奠定了基础.

关键词：动态电感探测器超导谐振器噪声谱

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相干激光测风雷达信号提取研究

激光杂志 2024年第3期45卷 40-44页

作者：刘志平田文飞胡元航冯振中童文皓西南技术物理研究所成都610041

激光测风雷达信号提取方法直接影响雷达的精度和测程,为了提高激光测风雷达的精度和测程,设计了一种基于高斯拟合的信号重心提取方法,先对傅里叶变换获得的频率谱进行高斯拟合,然后对拟合之后的频率谱进行信号中心频率计算。使用信号源... 详细信息

激光测风雷达信号提取方法直接影响雷达的精度和测程,为了提高激光测风雷达的精度和测程,设计了一种基于高斯拟合的信号重心提取方法,先对傅里叶变换获得的频率谱进行高斯拟合,然后对拟合之后的频率谱进行信号中心频率计算。使用信号源输出的固定频率正弦信号进行测试,基于高斯拟合的重心法的平均测量误差为0.43 MHz,最大值法的平均测量误差为1.54 MHz,重心法的平均误差为1.18 MHz。使用激光测风雷达实测回波信号进行测试,基于高斯拟合的重心法测程为2850米,重心法测程为2550米,结果表明基于高斯拟合的重心法能够提高激光测风雷达精度,并提高激光测风雷达测程12.5%。

关键词：激光测风雷达高斯拟合重心计算频谱泄露

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光电量子器件研究进展(封面文章·特邀)

红外与激光工程 2024年第1期53卷 1-16页

作者：宋海智张子昌周强邓光伟代千王浟西南技术物理研究所量子研究中心四川成都610046 电子科技大学基础与前沿研究院四川成都611731 长春理工大学高功率半导体激光器实验室吉林长春130013

量子科技的发展多年来得到了光电技术的有力支撑,笔者团队由此进行了一系列光电量子器件的研究和开发。为在光纤量子通信中实现单光子信号的按需产生,笔者设计了几种微纳柱型光腔-量子点单光子源;发展了频分复用技术,研制了高纯度、高... 详细信息

量子科技的发展多年来得到了光电技术的有力支撑,笔者团队由此进行了一系列光电量子器件的研究和开发。为在光纤量子通信中实现单光子信号的按需产生,笔者设计了几种微纳柱型光腔-量子点单光子源;发展了频分复用技术,研制了高纯度、高全同的宣布式单光子源;利用GaN缺陷的单光子特性,制备了室温量子随机数发生器。笔者优化周期极化铌酸锂的级联波导结构设计,大幅提升了通信波段量子纠缠光源性能,使保真度高于97%,噪声特性提高10倍;设计和制备Si3N4微环腔纠缠源器件,实现了99%的干涉可见度,展示了芯片集成量子光源的技术可行性;应用所制备的纠缠光源,实现了数十千米光纤基量子密钥分发和量子隐形传态。笔者发展了单光子探测器制造工程,研制了用于太阳光谱量子测量的低噪声高速雪崩单光子探测器和用于量子成像的128×32及以上规模的雪崩焦平面单光子探测器。笔者制备了光纤基量子存储器,实现了1 650个光子模式的有效存储;研究了光机械量子器件的原理机制,探索了纳米光机电系统用于量子精密测量的技术前景。希望以上综述为未来量子信息网络的发展提供研究参考和技术储备。

关键词：光电子学量子器件量子信息单光子量子纠缠量子网络

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锑化物超晶格红外探测器研究进展与发展趋势

红外与激光工程 2024年第3期53卷 61-71页

作者：张杰黄敏党晓玲刘益新陈颖超陈建新装备发展部某中心北京100034 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

锑化物超晶格红外探测器具有均匀性好、暗电流低和量子效率较高等优点,其探测波长灵活可调,可以覆盖短波至甚长波整个红外谱段,是实现高均匀大面阵、长波、甚长波及双色红外探测器的优选技术,得到了国内外相关研究机构的关注和重视,近... 详细信息

锑化物超晶格红外探测器具有均匀性好、暗电流低和量子效率较高等优点,其探测波长灵活可调,可以覆盖短波至甚长波整个红外谱段,是实现高均匀大面阵、长波、甚长波及双色红外探测器的优选技术,得到了国内外相关研究机构的关注和重视,近年来取得了突破性的进展。文中从锑化物超晶格的基本技术原理出发,梳理总结了超晶格红外探测器的发展历程和当前进展,结合超晶格技术特点的分析,初步探讨了超晶格红外焦平面后续发展趋势。

关键词：锑化物超晶格红外探测器焦平面

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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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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

MBE脱氧条件与InGaAs/InP APD性能的相关性

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红外与毫米波学报 2024年第1期43卷 63-69页

作者：郭子路王文娟曲会丹范柳燕诸毅诚王亚杰郑长林王兴军陈平平陆卫中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049 上海科技大学物质科学与技术学院上海201210 上海量子科学研究中心上海201315 复旦大学应用表面物理国家重点实验室和物理学系上海200438

InP基InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD)对近红外光具有高敏感度,使其成为微弱信号和单光子探测的理想光电器件。然而随着先进器件结构越来越复杂,厚度尺寸从量子点到几微米不等,性能越来越受材料中晶格缺陷的影响和工艺条件的制约。采用... 详细信息

InP基InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD)对近红外光具有高敏感度,使其成为微弱信号和单光子探测的理想光电器件。然而随着先进器件结构越来越复杂,厚度尺寸从量子点到几微米不等,性能越来越受材料中晶格缺陷的影响和工艺条件的制约。采用固态源分子束外延(MBE)技术分别在As和P气氛保护下对InP衬底进行脱氧处理并外延生长晶格匹配的In_(0.53)Ga_(0.47)As薄膜和APD结构材料。实验结果表明,As脱氧在MBE材料质量方面比P脱氧具有明显的优势,可获得陡直明锐的异质结界面,降低载流子浓度,提高霍尔迁移率,延长少子寿命,并抑制器件中点缺陷或杂质缺陷引起的暗电流。因此,As脱氧可以有效提高MBE材料的质量,这项工作优化了InP衬底InGaAs/InP外延生长参数和器件制造条件。

关键词：分子束外延 P/As切换异质界面扩散 InGaAs/InP雪崩光电二极管

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涡旋光束的产生研究进展

激光杂志 2024年第6期45卷 1-12页

作者：梁晓峰李航王雅兰荣克鹏王一鹏贾凯海军装备部成都610000 西南技术物理研究所成都610041

涡旋光束是一种具有螺旋型相位分布的光束,在光学操控、光学传感、光通信、显微镜和量子纠缠等领域有着广泛的应用。对涡旋光束的概念和产生方法进行了介绍。重点回顾了国内外在近五年在连续涡旋光束、脉冲涡旋光束、基于非线性效应的... 详细信息

涡旋光束是一种具有螺旋型相位分布的光束,在光学操控、光学传感、光通信、显微镜和量子纠缠等领域有着广泛的应用。对涡旋光束的概念和产生方法进行了介绍。重点回顾了国内外在近五年在连续涡旋光束、脉冲涡旋光束、基于非线性效应的涡旋光束和涡旋微型激光器领域的最新进展,同时对其发展趋势进行了分析和展望。

关键词：涡旋光束轨道角动量激光器非线性效应微型激光器

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时间旅行的量子门

物理学报 2024年第2期73卷 89-92页

作者：王粲陆朝阳陈明城中国科学技术大学近代物理系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前沿卓越创新中心上海201315

量子计算可以解决经典计算难于求解的问题,在物理原理允许范围内扩大了可有效计算的问题范围,对经典计算的扩展丘奇图灵论题提出了挑战.这里我们讨论一个有趣的问题:通过突破物理原理限制来实现更强大的计算机,进一步扩展量子计算机的能... 详细信息

量子计算可以解决经典计算难于求解的问题,在物理原理允许范围内扩大了可有效计算的问题范围,对经典计算的扩展丘奇图灵论题提出了挑战.这里我们讨论一个有趣的问题:通过突破物理原理限制来实现更强大的计算机,进一步扩展量子计算机的能力.我们考虑一种全新的操纵能力,让量子计算可以实现时间穿梭旅行的量子控制门.这是量子门线路图形语言的一个符合直觉的扩展,作为例子,我们展示了一个可以有效求解SAT难题的扩展量子算法.我们的结果有助于更深刻地理解计算和物理原理之间的关系.

关键词：扩展丘奇图灵论题时间旅行闭合类时曲线量子计算机 P与NP问题

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