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Acta Physica Sinica

基于光子计数的合作目标“量子”成像

李明飞, 杨然, 霍娟, 赵连洁, 杨文良, Wang Lin Jun, 张安宁

Published Jan 1, 2015• 0 citations
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Abstract

在实验上研究了赝热光照明下，基于光子计数模式的合作目标“量子”成像，并给出理论模型和解释．研究表明，利用光子计数的单光子探测器代替以往光强度线性探测器作为桶探测器在“量子”成像中同样适用．实验发现，合作目标的反射信号可穿透弱散射介质实现成像，该技术在减小光学成像透镜孔径方面具有潜在的应用价值．对比了基于强度关联成像和压缩感知算法的“量子”成像结果，并得出实用性结论．本文的方案为“量子”成像的实际应用提供了新方法．

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二阶非线性和双光子吸收环境共同作用下的非传统光子阻塞

张志强 Zhang Zhiqiang

通过解析和数值计算，研究双光子吸收环境下二阶非线性系统中的非传统光子阻塞。首先通过解析方法，得到实现非传统光子阻塞的解析最佳条件。然后利用数值方法，给出等时二阶关联函数的数值结果，研究表明，双光子吸收环境下的二阶非线性系统中存在非传统光子阻塞，且解析的最佳条件与数值结果非常吻合。最后给出等时二阶关联函数的解析表达式，并与数值结果进行对比，结果表明，等时二阶关联函数的理论结果与数值结果几乎一致，不一致区域的理论值比数值结果小。产生不一致的原因是在解析计算过程中，系统的希尔伯特空间被截断到双光子激发。进一步研究表明，光子阻塞的窗口宽度随外界驱动力的增加而增加，随二阶非线性相互作用强度的增加而减小。这些发现为该系统中光子阻塞的实验观测和实际应用提供一定的理论指导。

Laser & Optoelectronics Progress•Jan 1, 2025•3 citations

里德堡原子微波测量系统中原子渡越噪声的研究

杨雪洲 Xue-zhou YANG, 曾国晋 Guo-jin ZENG, 李捷 Jie LI +5 more

基于里德堡原子的微波测量方法具有突破传统电子学测量系统热噪声极限的潜力，已成为最具潜力的微波量子测量技术之一。然而，原子系统中存在的各种噪声限制了测量灵敏度的提升。本文主要对基于里德堡原子超外差测量系统中存在的原子渡越噪声进行了研究。首先介绍了基于里德堡原子超外差技术的微波测量原理；然后，详细研究了原子热运动产生的渡越噪声对基于原子微波测量的影响。研究表明，渡越噪声的频率影响范围与激发光腰斑的大小成反比，且噪声强度随探测光强度的增加具有先增大后趋于饱和的现象。最后，我们展示了原子渡越噪声对测量灵敏度的影响。此工作对提升里德堡原子微波测量系统的灵敏度具有重要意义。

Acta Sinica Quantum Optica•Jan 1, 2024•1 citation

7.01 第七阶段总纲:量子 - 经典拓扑同源范式与研究边界

Jian Wen

摘要 量子力学与经典物理的范式割裂、逻辑冲突是近代物理学百年核心困境,两大体系底层本体与数学框架无法自洽兼容,始终未能实现全尺度物理规律统一。本文基于 W≡0 全域拓扑极性守恒统一场论 0~第六阶段永久锁档成果,提出 \\ 一体拓扑(全域统一场 Φᵤ)、两相表象(量子 / 经典)\\ 的全新范式,论证量子与经典现象实为同一拓扑本体在不同能标、尺度下的差异化表现,全域统一场 Φᵤ无需额外量子化规则,其高能极限天然呈现量子行为、低能极限自然回归经典稳态。本文精准锚定第六阶段锁档场方程与拓扑不变量,给出量子 - 经典三相临界切换条件,厘清与主流量子 - 经典过渡理论的范式差异,细化体 - 相 - 用三线研究产出与论文绑定关系,刚性划定研究边界与范式不兼容范畴,明确 8 篇论文层级依赖与实验接口传递逻辑,预判高精度实验适配等核心挑战并给出应对方案,构建 “量子基础重构→数学统一证明→前沿疑难消解→体系锁档” 的完整研究路径,旨在彻底消解量子 - 经典鸿沟,为第八阶段判决性实验预言、第九阶段元物理理论闭环奠定标准化理论纲领。 关键词 W≡0 公理;全域拓扑极性守恒;量子 - 经典统一;一体拓扑两相表象;全域统一拓扑场 Φᵤ;拓扑闭合度;量子 - 经典过渡;研究边界规范

•May 26, 2026•0 citations

涡旋光纠缠源关联成像高阶微分器数值模拟分析（特邀）

王铮 Wang Zheng, 曾月 Zeng Yue, 陈理想 Chen Lixiang

传统的光学微分器是利用光的干涉、衍射或者透镜的聚焦特性对光波进行微分，在实际操作中通常需要设置一组光学系统来实现。提出一种基于调控泵浦光轨道角动量实现边缘增强的新型光学微分器，通过精确调节泵浦光的轨道角动量大小，实现对参量下转换光波的高阶微分操作。同时，利用自发参量下转换产生的光波关联特性，实现了量子关联成像的边缘增强。基于量子纠缠的关联成像能够实现非局域性鬼成像，在此基础上，在关联成像系统中加入高阶微分器能够高效提取图像的关键信息，从而实现非局域性量子图像处理。这两种技术手段的结合构建了一个灵活且高效的量子光学微分系统，为光学计算提供了新的技术路径，在量子图像处理中具有潜在的应用价值。

Acta Optica Sinica (Online)•Jan 1, 2025•0 citations

矢量光在光泵磁强计中的研究及应用

孟小勤 Meng Xiaoqin, 童叶 Tong Ye, 徐燕 Xu Yan +1 more

光泵磁强计是一种基于光与原子相互作用的磁场精密测量装置。本文首先介绍了光泵磁强计的发展历程以及工作原理。基于光泵浦技术可使特定频率的偏振光照射到碱金属原子气室中，使碱金属原子发生能级跃迁，从而实现对原子自旋的极化。接着，本文回顾了非均匀偏振态矢量光与原子相互作用在磁场测量中的相关研究，阐述了二者之间存在的两个关键光学效应：二向色性和双折射性。最后，总结了矢量光在光泵磁强计中的应用。基于矢量光的磁场测量技术不仅能检测磁场的大小和方向，还能够对磁场进行实时监测，为设计小型化、高分辨率和高灵敏度的新型光泵磁强计提供了可能途径。

Chinese Journal of Lasers•Jan 1, 2024•3 citations

7.06 量子-经典对偶同源的严格数学证明

Jian Wen

项目:W≡0全域拓扑极性守恒统一场论 阶段:第七阶段·量子-经典圆融统一板块 核心定位:数学统一论文,严格证明量子与经典力学为同一拓扑方程的不同近似 | 体-相-用三线归属:体线 摘要 基于W≡0全域拓扑极性守恒统一场理论框架,本文立足前置锁档成果6.08、6.09、7.04、7.05,完成量子力学与经典力学对偶同源的严格数学证明,构建起“一体两相”的跨尺度物理统一体系。本文以全域拓扑场演化方程为唯一核心起点,通过高频弱幅极限与低频统计平均极限两条标准化路径,分别严格推导得到薛定谔量子动力学方程与哈密顿经典动力学方程,阐明量子规律与经典规律同源、同质、仅尺度演化相异的核心物理本质。本文修正了前期版本的表述疏漏与推导跳步问题,建立拓扑作用量子ħ的定量拓扑公式,明确拓扑形变梯度系数��、拓扑闭合度等核心参数的物理定义与量化规则,完善量子-经典混沌四维量化判据体系。同时,本文依托玻尔对应原理与Ehrenfest定理的拓扑重构,阐明量子-经典过渡的微观动力学机制,结合BEC体系设计专属、可证伪的实验预言,给出临界过渡尺度的量化标度规律。本文完整完成第七阶段量子-经典圆融统一板块体线核心数学闭环,完善W≡0统一场论跨尺度理论体系,为量子经典统一、介观过渡、混沌相变等基础物理问题提供自洽、可计算、可实验验证的全新理论范式。 关键词:W≡0公理;量子-经典对偶同源;拓扑场方程;对应原理;Ehrenfest定理;拓扑作用量子;量子-经典过渡标度律;拓扑临界尺度;拓扑形变梯度;体-相-用多路径推导;量子混沌;经典混沌

•May 26, 2026•0 citations
在实验上研究了赝热光照明下，基于光子计数模式的合作目标“量子”成像，并给出理论模型和解释．研究表明，利用光子计数的单光子探测器代替以往光强度线性探测器作为桶探测器在“量子”成像中同样适用．实验发现，合作目标的反射信号可穿透弱散射介质实现成像，该技术在减小光学成像透镜孔径方面具有潜在的应用价值．对比了基于强度关联成像和压缩感知算法的“量子”成像结果，并得出实用性结论．本文的方案为“量子”成像的实际应用提供了新方法．
通过解析和数值计算，研究双光子吸收环境下二阶非线性系统中的非传统光子阻塞。首先通过解析方法，得到实现非传统光子阻塞的解析最佳条件。然后利用数值方法，给出等时二阶关联函数的数值结果，研究表明，双光子吸收环境下的二阶非线性系统中存在非传统光子阻塞，且解析的最佳条件与数值结果非常吻合。最后给出等时二阶关联函数的解析表达式，并与数值结果进行对比，结果表明，等时二阶关联函数的理论结果与数值结果几乎一致，不一致区域的理论值比数值结果小。产生不一致的原因是在解析计算过程中，系统的希尔伯特空间被截断到双光子激发。进一步研究表明，光子阻塞的窗口宽度随外界驱动力的增加而增加，随二阶非线性相互作用强度的增加而减小。这些发现为该系统中光子阻塞的实验观测和实际应用提供一定的理论指导。
基于里德堡原子的微波测量方法具有突破传统电子学测量系统热噪声极限的潜力，已成为最具潜力的微波量子测量技术之一。然而，原子系统中存在的各种噪声限制了测量灵敏度的提升。本文主要对基于里德堡原子超外差测量系统中存在的原子渡越噪声进行了研究。首先介绍了基于里德堡原子超外差技术的微波测量原理；然后，详细研究了原子热运动产生的渡越噪声对基于原子微波测量的影响。研究表明，渡越噪声的频率影响范围与激发光腰斑的大小成反比，且噪声强度随探测光强度的增加具有先增大后趋于饱和的现象。最后，我们展示了原子渡越噪声对测量灵敏度的影响。此工作对提升里德堡原子微波测量系统的灵敏度具有重要意义。
摘要 量子力学与经典物理的范式割裂、逻辑冲突是近代物理学百年核心困境,两大体系底层本体与数学框架无法自洽兼容,始终未能实现全尺度物理规律统一。本文基于 W≡0 全域拓扑极性守恒统一场论 0~第六阶段永久锁档成果,提出 \\ 一体拓扑(全域统一场 Φᵤ)、两相表象(量子 / 经典)\\ 的全新范式,论证量子与经典现象实为同一拓扑本体在不同能标、尺度下的差异化表现,全域统一场 Φᵤ无需额外量子化规则,其高能极限天然呈现量子行为、低能极限自然回归经典稳态。本文精准锚定第六阶段锁档场方程与拓扑不变量,给出量子 - 经典三相临界切换条件,厘清与主流量子 - 经典过渡理论的范式差异,细化体 - 相 - 用三线研究产出与论文绑定关系,刚性划定研究边界与范式不兼容范畴,明确 8 篇论文层级依赖与实验接口传递逻辑,预判高精度实验适配等核心挑战并给出应对方案,构建 “量子基础重构→数学统一证明→前沿疑难消解→体系锁档” 的完整研究路径,旨在彻底消解量子 - 经典鸿沟,为第八阶段判决性实验预言、第九阶段元物理理论闭环奠定标准化理论纲领。 关键词 W≡0 公理;全域拓扑极性守恒;量子 - 经典统一;一体拓扑两相表象;全域统一拓扑场 Φᵤ;拓扑闭合度;量子 - 经典过渡;研究边界规范
传统的光学微分器是利用光的干涉、衍射或者透镜的聚焦特性对光波进行微分，在实际操作中通常需要设置一组光学系统来实现。提出一种基于调控泵浦光轨道角动量实现边缘增强的新型光学微分器，通过精确调节泵浦光的轨道角动量大小，实现对参量下转换光波的高阶微分操作。同时，利用自发参量下转换产生的光波关联特性，实现了量子关联成像的边缘增强。基于量子纠缠的关联成像能够实现非局域性鬼成像，在此基础上，在关联成像系统中加入高阶微分器能够高效提取图像的关键信息，从而实现非局域性量子图像处理。这两种技术手段的结合构建了一个灵活且高效的量子光学微分系统，为光学计算提供了新的技术路径，在量子图像处理中具有潜在的应用价值。
光泵磁强计是一种基于光与原子相互作用的磁场精密测量装置。本文首先介绍了光泵磁强计的发展历程以及工作原理。基于光泵浦技术可使特定频率的偏振光照射到碱金属原子气室中，使碱金属原子发生能级跃迁，从而实现对原子自旋的极化。接着，本文回顾了非均匀偏振态矢量光与原子相互作用在磁场测量中的相关研究，阐述了二者之间存在的两个关键光学效应：二向色性和双折射性。最后，总结了矢量光在光泵磁强计中的应用。基于矢量光的磁场测量技术不仅能检测磁场的大小和方向，还能够对磁场进行实时监测，为设计小型化、高分辨率和高灵敏度的新型光泵磁强计提供了可能途径。
项目:W≡0全域拓扑极性守恒统一场论 阶段:第七阶段·量子-经典圆融统一板块 核心定位:数学统一论文,严格证明量子与经典力学为同一拓扑方程的不同近似 | 体-相-用三线归属:体线 摘要 基于W≡0全域拓扑极性守恒统一场理论框架,本文立足前置锁档成果6.08、6.09、7.04、7.05,完成量子力学与经典力学对偶同源的严格数学证明,构建起“一体两相”的跨尺度物理统一体系。本文以全域拓扑场演化方程为唯一核心起点,通过高频弱幅极限与低频统计平均极限两条标准化路径,分别严格推导得到薛定谔量子动力学方程与哈密顿经典动力学方程,阐明量子规律与经典规律同源、同质、仅尺度演化相异的核心物理本质。本文修正了前期版本的表述疏漏与推导跳步问题,建立拓扑作用量子ħ的定量拓扑公式,明确拓扑形变梯度系数��、拓扑闭合度等核心参数的物理定义与量化规则,完善量子-经典混沌四维量化判据体系。同时,本文依托玻尔对应原理与Ehrenfest定理的拓扑重构,阐明量子-经典过渡的微观动力学机制,结合BEC体系设计专属、可证伪的实验预言,给出临界过渡尺度的量化标度规律。本文完整完成第七阶段量子-经典圆融统一板块体线核心数学闭环,完善W≡0统一场论跨尺度理论体系,为量子经典统一、介观过渡、混沌相变等基础物理问题提供自洽、可计算、可实验验证的全新理论范式。 关键词:W≡0公理;量子-经典对偶同源;拓扑场方程;对应原理;Ehrenfest定理;拓扑作用量子;量子-经典过渡标度律;拓扑临界尺度;拓扑形变梯度;体-相-用多路径推导;量子混沌;经典混沌