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Chinese Journal of Lasers

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, 柴真 Chai Zhen

Published Jan 1, 2024• 3 citations
Publisher

Abstract

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。

DOI
10.3788/cjl240867

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多光子干涉是由全同光子在多模线性光网络中产生的联合量子干涉效应，属于光量子系统中一类核心的非经典现象，也是光量子信息处理的重要资源。近年来，随着光量子信息技术的迅速发展，多光子干涉在通用光量子逻辑门的构建以及经典计算机难以模拟的玻色采样等量子计算任务中发挥着关键作用。其中，玻色采样能够在通用量子计算成熟之前率先展示量子优越性，因而自提出以来持续受到广泛关注。与此同时，面向光量子平台的量子机器学习架构不断涌现，致力于将多光子干涉所蕴含的计算能力与机器学习模型结合，推动具有实用价值的量子优势发展。首先，系统回顾多光子干涉的基本原理，涵盖线性光网络模型、积和式描述及玻色采样的计算复杂性；其次，重点介绍其在量子计算中的应用，包括线性光学量子计算架构、基于多光子干涉的量子逻辑门及其应用，以及玻色采样的实验进展；接着，讨论其在量子机器学习领域的创新应用，如量子核方法、光量子神经网络和光量子储备池计算等；最后，总结当前的关键挑战与瓶颈，并对其未来研究方向进行展望。

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物体的运动速度通常是基于光(或电子设备)的观测速度。本文研究了基于光的物体运动速度的观测问题,发现物体运动的光测速度受观测者位置效应的影响。在此基础上,本文提出了测量光速的新方法,解释了牛顿经典力学适合物体低速运动情形以及物体在高速运动条件下光测速度与实际速度产生较大偏差的原因。本文还分析了高能粒子加速器的粒子运动速度以及微观粒子运动的观测问题。最后,本文讨论了“同时性的相对性问题”以及惯性系坐标的变换问题。

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可按需产生纠缠光子对的量子光源是光量子网络中的重要组成部分。半导体量子点可确定性地产生高纠缠保真度的光子对。基于量子点构建量子网络所需的量子中继单元时，需要多个发光波长一致的高质量纠缠光源。然而量子点形貌、组分和应力的不均一性严重限制了基于量子点的量子中继器的可扩展性。国内外研究团队发展了多种量子点生长后调节技术，成功调节量子点精细结构劈裂并通过联合多个调节自由度实现多维度的调节。本文综述了目前联合多个调节自由度实现发光波长和精细结构劈裂均能调控的实验方案，总结了不同方案的调节方法和研究现状，并介绍了将量子点与光学微腔相结合通过Purcell效应能进一步提升纠缠光源的性能。最后，对该领域的未来发展进行展望。

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