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多模可信交互:从多模态信息融合到人-机器人-数字人三位一体式交互模型

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中国科学：信息科学 2024年第4期54卷 872-892页

作者：王国庆裴云强杨阳徐行汪政申恒涛电子科技大学计算机科学与工程学院成都611731 鹏程实验室深圳518055

信任在人-机器人-数字人协作中扮演着关键角色,因为它不仅影响了人-机器人-数字人的效率,同时也存在风险和益处.然而,当前的人-机器人-数字人信任研究存在"失衡"现象,即大部分研究集中于"以人为中心"的信任关系而忽略了智能体(机器人和... 详细信息

信任在人-机器人-数字人协作中扮演着关键角色,因为它不仅影响了人-机器人-数字人的效率,同时也存在风险和益处.然而,当前的人-机器人-数字人信任研究存在"失衡"现象,即大部分研究集中于"以人为中心"的信任关系而忽略了智能体(机器人和数字人)对人的信任.为了填补人-机器人-数字人信任研究领域的这一空白,在使用多模态信号来建立人-机器人-数字人交互中的适度单向信任基础上,构建跨虚实世界的"三位一体"经历交融共享生态.本文旨在探讨多模态线索和增强现实在建立人-机器人-数字人之间可信关系方面的现有研究、可行性和未来发展方向.最后,本文展望了该模式在社会组织形态及社会事件态势感知和管控中的应用前景,并指出了未来需要解决的问题.本文的研究有助于理解多模态线索和增强现实在人-机器人-数字人交互中的作用,并为"三位一体"趋势的实现提供思路和解决方案.

关键词：增强现实多模态交互人-机器人-数字人交互信任

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

基于微尺度光学偶极阱的一维单原子阵列的实验制备

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物理学报 2024年第10期73卷 136-142页

作者：刘岩鑫王志辉管世军王勤霞张鹏飞李刚张天才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太原030006 山西大学极端光学省部共建协同创新中心太原030006

光学偶极阱俘获的中性原子阵列是多体物理、量子计算、量子模拟等领域的重要实验平台.本文详细介绍了制备包含40个铯原子的一维均匀单原子阵列的实验过程,包括偶极阱阵列的产生装置、原子阵列荧光成像以及偶极阱阵列均匀性优化.偶极阱... 详细信息

光学偶极阱俘获的中性原子阵列是多体物理、量子计算、量子模拟等领域的重要实验平台.本文详细介绍了制备包含40个铯原子的一维均匀单原子阵列的实验过程,包括偶极阱阵列的产生装置、原子阵列荧光成像以及偶极阱阵列均匀性优化.偶极阱阵列的非均匀性主要是由声光偏转器(AOD)衍射效率的非线性和多频率射频信号在功率放大过程中的互调效应引起.测量偶极阱光强和受俘获原子光频移的起伏并反馈优化施加于AOD多频率射频信号的相位和振幅,将偶极阱阵列的强度均匀性优化为2%.另外,实验测量了偶极阱阵列内原子的振荡频率、装载率和寿命的均匀性.结果显示,振荡频率均匀性为2%;单原子平均装载率为58%,阱中原子的光谱一致性为3%;单原子暗阱平均寿命约为6(1) s,不同原子寿命的起伏为8%.

关键词：量子计算原子阵列声光偏转器互调

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散射光场调控方法及应用(特邀)

光学学报 2024年第10期44卷 92-113页

作者：倪枫超刘海港陈险峰区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海交通大学物理与天文学院上海200240 上海量子科学研究中心上海201315

波前整形方法通过改变入射光的相位模式分布来补偿由散射引起的相位畸变,使散射光子可以被有效地利用,从而实现散射光场调控。通过散射光场调控可以将有害的散射介质变成可控的光学元件,实现光的定向传输、动态检测等功能,为其在各领域... 详细信息

波前整形方法通过改变入射光的相位模式分布来补偿由散射引起的相位畸变,使散射光子可以被有效地利用,从而实现散射光场调控。通过散射光场调控可以将有害的散射介质变成可控的光学元件,实现光的定向传输、动态检测等功能,为其在各领域中的应用提供了一种强大的工具。本文在介绍光场散射特性及其调控方法原理的基础上,介绍了散射光场空间、偏振、频率、能量和轨道角动量等自由度的调控方法,随后重点介绍了散射光场调控在成像、通信、非线性光学、量子光学、光学检测、集成光学和光计算等领域的最新研究进展。

关键词：物理光学散射光场调控波前整形传输矩阵

光学自旋角动量的调控机理及研究进展(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 23-46页

作者：苟新鑫李松泽石鹏袁小聪深圳大学射频异质异构集成全国重点实验室微纳光电子学研究院纳米光子学研究中心广东深圳518060 之江实验室智能感知研究院浙江杭州311100

自旋角动量是基本粒子和场的一个基本的动力学物理量,它在光与物质相互作用中扮演着极其重要的角色。在光学研究中,光的自旋角动量与圆极化密切相关,通过研究光学自旋与物质或结构的相互作用产生了许多新颖有趣的光学现象和光学应用,并... 详细信息

自旋角动量是基本粒子和场的一个基本的动力学物理量,它在光与物质相互作用中扮演着极其重要的角色。在光学研究中,光的自旋角动量与圆极化密切相关,通过研究光学自旋与物质或结构的相互作用产生了许多新颖有趣的光学现象和光学应用,并诞生了自旋光学这一新兴学科。过去的研究中,研究人员主要聚焦在与平均波矢方向平行的纵向光学自旋。近年来,科研人员通过研究限制场如聚焦波、导波和倏逝波等的自旋轨道耦合性质,发现了一类新型的光学自旋,这类自旋与平均波矢方向垂直,因此被称为光学横向自旋。横向自旋具有自旋动量绑定的性质,一经发现便受到研究人员的广泛关注。横向自旋的发现拓展了光学自旋轨道相互作用的内容,并在光学操纵、光学精密检测、手性量子光学和光学自旋拓扑态等领域具有广阔的应用前景。本文从理论、实验技术和应用3个方面详细介绍自旋光学的最新进展。自旋光学的理论概念和框架可为研究人员进一步开拓基于光学自旋在光学成像、光学探测、光通信和量子技术等领域的应用发挥巨大的作用,同时也可拓展到一般经典波场,比如流体波、声波和引力波等。

关键词：物理光学自旋角动量自旋动量绑定自旋轨道耦合光学微分计算光学探测横向光学力

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里德伯原子幻零波长

物理学报 2024年第13期73卷 85-92页

作者：刘智慧刘逍娜何军刘瑶苏楠蔡婷杜艺杰王杰英裴栋梁王军民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太原030006 山西大学物理电子工程学院太原030006 山西大学极端光学协同创新中心太原030006 航天恒星科技有限公司天地一体化信息技术国家重点实验室北京100095 中国船舶航海保障技术实验室天津300131 天津市量子精密测量技术重点实验室天津300131

原子极化率反映其对外场的响应特性,动态极化率等于零的外场波长称为零极化或幻零(tune-out)波长.里德伯原子的tune-out波长计算较为困难,本文设计室温气室里德伯原子测量装置,基于调幅电磁感应透明(amplitude modulation electromagnet... 详细信息

原子极化率反映其对外场的响应特性,动态极化率等于零的外场波长称为零极化或幻零(tune-out)波长.里德伯原子的tune-out波长计算较为困难,本文设计室温气室里德伯原子测量装置,基于调幅电磁感应透明(amplitude modulation electromagnetically induced transparency,AM-EIT)光谱技术实现tune-out波长测量.实验采用双光子级联激发制备铯原子里德伯态,利用阶梯型电磁感应透明(electromagnetically induced transparency,EIT)光谱实现里德伯原子量子态检测;通过微波频率连续扫描测量里德伯原子AM-EIT信号;在tune-out波长处,邻近耦合能级对目标里德伯态的动态极化为零,原子动态Stark效应相消,AM-EIT信号极弱.我们建立简化三能级模型计算tune-out波长,理论与实验结果基本符合.

关键词：里德伯原子铯原子电磁感应透明光谱幻零波长

一维接触排斥相互作用单自旋翻转费米气体的基态和淬火动力学性质

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物理学报 2024年第2期73卷 76-88页

作者：尹相国于海如郝亚江张云波山西大学理论物理研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室极端光学协同创新中心太原030006 北京科技大学物理系理论物理研究所北京100083 浙江理工大学物理系浙江省光场调控重点实验室杭州310018

基于严格解方法,研究了一维排斥相互作用单自旋翻转费米气体的基态和淬火动力学性质.借助Bethe波函数,基态和不同本征态之间的单体关联函数和两体关联函数可以表示为简单函数之和,这一简洁形式可以极大地降低计算难度.系统初始状态为无... 详细信息

基于严格解方法,研究了一维排斥相互作用单自旋翻转费米气体的基态和淬火动力学性质.借助Bethe波函数,基态和不同本征态之间的单体关联函数和两体关联函数可以表示为简单函数之和,这一简洁形式可以极大地降低计算难度.系统初始状态为无相互作用的基态,当迅速把相互作用强度调节为有限大时,动量分布和关联函数出现周期性的振荡行为;当相互作用调节为比较弱时,振荡周期性好且振荡幅度小,系统可以用二能级模型近似;当相互作用调为非常强时,振荡周期性变差且振荡幅度大,但是依然存在主周期.此时整体偏离初态较远,但是在时间为mL^(2)/(2πh)时系统非常接近初态.

关键词：一维费米气体动量分布关联函数淬火动力学

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基于散斑场退化补偿的水下鬼成像

光学学报 2024年第6期44卷 42-51页

作者：李育亮齐金泉陈明亮邓陈进邵学辉陶邦一韩申生中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 宇航智能控制技术国防科技重点实验室北京100089 自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室浙江杭州310012 中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院浙江杭州310024

针对水下鬼成像重构质量下降、分辨率退化的问题,分析水体对散斑场传播的作用,提出在重构计算前将参考臂散斑进行校正的方法,以实现对物臂散斑场的退化补偿,进而提高水下鬼成像的成像质量。首先根据近似的S-S(SahuShanmugam)散射相函数... 详细信息

针对水下鬼成像重构质量下降、分辨率退化的问题,分析水体对散斑场传播的作用,提出在重构计算前将参考臂散斑进行校正的方法,以实现对物臂散斑场的退化补偿,进而提高水下鬼成像的成像质量。首先根据近似的S-S(SahuShanmugam)散射相函数和Wells模型推导得到调制传递函数,用来描述水体对散斑的退化作用;然后对参考臂散斑场进行校正补偿,使参考臂散斑与物臂散斑具有相同的退化程度以恢复关联性;最后采用校正后的参考臂散斑进行图像重构。从理论上证明了所提方法在二阶关联计算中会使得图像退化加剧,而在基于伪逆的重构计算中则可以有效提高图像分辨率、改善图像质量。通过仿真和实验验证了理论模型的正确性,该研究为远距离水下目标鬼成像图像恢复提供了新的思路。

关键词：海洋光学水下鬼成像散斑场退化补偿水体调制传递函数二阶关联伪逆

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量子计算模拟物理系统进展

计算机科学与探索 2024年

作者：栾添匡学衡王维岳寰宇中国电子科学研究院中国电科量子科技重点实验室量子科技长三角产业创新中心

量子计算作为量子科技的前沿领域之一，正在迅猛发展。尽管目前处于含噪量子计算时代，但量子计算机在模拟不同尺度的物理系统方面已取得重大进展，引起了广泛关注。超导量子计算机目前处于模拟物理系统的领先地位，而量子-经典混合算... 详细信息

量子计算作为量子科技的前沿领域之一，正在迅猛发展。尽管目前处于含噪量子计算时代，但量子计算机在模拟不同尺度的物理系统方面已取得重大进展，引起了广泛关注。超导量子计算机目前处于模拟物理系统的领先地位，而量子-经典混合算法则成为了主流选择。通过变分量子算法与错误缓解算法相结合，量子计算机已实现了对不同分子和凝聚体物理多体系统基态的模拟，而多种自旋物理模型的动力学模拟也可以在量子计算机上顺利完成；量子-经典算法还可求解复杂流体力学系统的运动方程，并具有不同程度的加速优势；量子计算机与量子-经典混合算法也被用于模拟黑洞等天体物理的性质，并在模拟暗物质性质上展现出指数级加速优势，量子计算也可为求解高能物理系统的施温格方程、寻找新的粒子带来更多可能性。未来，量子计算在模拟真实多尺度物理系统方面有望展现出巨大的潜力，但需要进一步优化错误缓解等方法，以提高模拟的准确性。这一领域的不断突破将有望推动科学技术研究的新纪元的到来。

关键词：量子计算量子模拟物理系统量子算法