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ACTA PHOTONICA SINICA

高次谐波辐射与X射线量子光学(特邀)

付逸飞 FU Yifei, 赵迪 ZHAO Di, 李蓬勃 LI Pengbo, 李福利 LI Fuli

Published Jan 1, 2024• 0 citations
Publisher

Abstract

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。

DOI
10.3788/gzxb20245306.0653204

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量子存储器是实现光量子态存储与检索的关键器件,在量子通信、量子计算以及量子精密测量等领域具有重要作用。目前,量子存储器已在多种物理体系和存储协议中得到广泛验证。其中,热原子系综体系因其可在室温条件工作、制备成本较低且具备强光-原子相互作用的天然优势,备受关注。在众多存储协议中,拉曼量子存储协议凭借大带宽特性以及对超短脉冲信号高效存储的能力,非常适合高速量子信息处理,因而成为了量子存储的研究热点。基于此,本文回顾了热原子系综结合拉曼存储协议量子存储器的最新研究进展,主要包括介绍量子存储器性能指标、阐述拉曼存储协议的原理和特性、综述相关理论与实验研究进展,以及对未来研究的展望。

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量子信息技术是量子力学与信息科学相结合的新兴学科,在计算、通信和精密测量等领域有望实现革命性进步。光量子系统具有低传输损耗和常温下低噪声耦合等优点,是量子信息技术的重要组成部分。为有效利用光量子系统的低噪声和强量子关联特性,相位锁定控制技术广泛应用于量子态的产生、模式调控和量子态探测等方面。本文综述了光量子信息领域中相位锁定控制技术的研究进展,包括该技术的原理、在光量子信息系统中的典型应用和在微弱光强条件下的实现方案,同时展望了该技术的发展方向。

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固体材料中的单光子源是利用固态材料中的点缺陷或激子产生单光子辐射的一种量子光源,这类光源具有高稳定性、易于操作、高集成度和高效率等优点,在量子信息处理、量子传感和量子光学等领域具有广泛的应用前景。本文首先对不同类型的新型固态材料中的单光子源进行分类介绍和优劣比较,并重点探讨调控单光子源性能的常见方法和技术,包括应力工程、温度调控、电场调谐和表面等离激元耦合等。然后介绍了新型固体材料中单光子源在集成光芯片方面的最新进展与挑战,以及在量子通信、量子计算和量子密钥分发等方面的应用实例。最后总结了该研究领域目前存在的挑战和未来的发展方向,旨在为读者提供关于新型固态材料单光子源的全面而简明的概述。

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