Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Acta Optica Sinica

基于里德堡原子非共振调频的微波电场测量

马荧苹 Ma Yingping, 冯志刚 Feng Zhigang, 王健 Wang Jian, 宋振飞 Song Zhenfei, 屈继峰 Qu Jifeng

Published Jan 1, 2025• 7 citations
Publisher

Abstract

针对离散里德堡能级导致的离散频点、窄带宽微波电场测量的技术瓶颈，将非共振的强调谐微波场和被测微波场通过同一微波喇叭天线同时作用于原子气室，利用非共振的强微波场对里德堡能级的交流（AC）斯塔克频移特性，实现了73S1/2到72P1/2、72P3/2、73P1/2和73P3/2里德堡态的耦合微波共振频率范围测量，详细研究了调谐场频率、功率对被测微波场共振频点的影响，使被测微波场共振频点的单向最大频率调谐范围达到151 MHz，结合双向调谐特性和不同耦合态组合，频率最大连续调谐范围达到400 MHz。最后，研究了不同共振频率条件下Autler?Townes分裂频率间隔随微波功率的变化。该研究为基于里德堡原子的微波电场量子计量和量值传递提供了重要支撑。

DOI
10.3788/aos241525

Related papers

里德伯原子系统解调微波调幅信号的线性工作点研究

金袁凯 Jin Yuankai, 饶睿坚 Rao Ruijian, 吴金云 Wu Jinyun +1 more

研究了里德伯原子系统采用直接解调法对微波调幅信号进行解调时的工作点与基带信号非线性失真之间的关系。首先，利用里德伯原子的电极化率理论表达式，得到在耦合光、探测光和微波的频率均为零失谐条件下，里德伯原子系统对微波调幅信号的解调模型；然后，计算探测光透射率对微波拉比频率的一阶导数和二阶导数，并利用二阶导数为0这一条件，得到里德伯原子汽室的非线性失真最小的点，即最佳线性工作点；最后，采用总谐波失真（THD）来分别研究里德伯原子汽室的静态工作点、基带信号的幅度与解调所引起的非线性失真之间的关系。仿真结果表明，对于里德伯原子133Cs（采用能级6S1/2、6P3/2、47D5/2、48P3/2），当耦合光拉比频率为2π×2.7 MHz，并且调幅微波基带信号的电场强度幅值为1 mV/m时，工作在最佳线性工作点附近的原子汽室所引入的THD可低至-95.4984 dB。

Acta Optica Sinica•Jan 1, 2023•0 citations

量子纠缠在量子精密测量中的应用研究进展

Wanhe CHEN, 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100191, Yuting XU +6 more

量子纠缠叩开了量子精密测量精度突破标准量子极限的大门，当初始探针中的粒子态使用非经典资源时，量子精密测量精度能够逼近海森堡极限，显著提升测量的灵敏度。量子纠缠已在冷原子、囚禁离子和热原子等量子系统中展现出突破标准量子极限的强大潜力，有望推动物理学前沿发展和技术的创新进步。本文阐述量子纠缠增强量子精密测量领域的理论框架、纠缠对于测量的影响、纠缠态制备机理及量子传感器前沿应用。最后，对该领域进行了总结和展望。

Journal of Applied Optics•Jan 1, 2025•1 citation

屏蔽环境下X射线通信传输理论与实验研究

张雪晗 ZHANG Xuehan, 苏桐 SU Tong, 盛立志 Sheng Lizhi +2 more

通过X射线与物质的相互作用理论模型，研究了在电磁屏蔽环境下X射线的透过率和通信性能，理论上证明了X射线通信用于电磁屏蔽环境中信息传输的可行性。建立屏蔽环境下X射线通信的数值仿真模型，分析了X射线在电磁屏蔽环境下的通信参数，实现了对核心元器件的指标约束。最后，基于X射线调制发射、单光子X射线探测关键技术，搭建模拟电磁屏蔽环境下的X射线通信演示验证系统，进行X射线穿透屏蔽材料的等效模拟实验，实现了通信速率优于23 kbps的X射线通信实验验证。该结果有望为解决屏蔽环境下的辐射数据传输提供一定的理论依据和实验基础。

ACTA PHOTONICA SINICA•Jan 1, 2021•0 citations

Magnetic Resonance in 62P3/2and 72P3/2States of133Cs Atom in a Medium Magnetic Field

Takumi Minemoto, Kiyoshi Kakihara

The magnetic resonance between the Zeeman sublevels in the lower excited states 6 2 P 3/2 and 7 2 P 3/2 of 133 Cs atom has been observed in a medium magnetic field (15∼160 Gauss) by use of optical double resonance technique. From the positions of the resonance signals, the hyperfine coupling constants A , B , and the quadrupole moment Q have been evaluated as follows: A (6 2 P 3/2 )=50.45 MHz, B (6 2 P 3/2 )=-0.60 MHz, A (7 2 P 3/2 )=16.55 MHz, B (7 2 P 3/2 )=-0.20 MHz, and Q =-0.0045×10 -24 cm 2 . The effects of the collisions with noble gas atoms (He, Ne, and Ar) on the resonance signals have been observed. For the resonance signals between the Zeeman sublevels | F =3, m F =-2>↔|3, -3> in 6 2 P 3/2 state, |4, -3>↔|4, -4>, |4, -2>↔|4, -3>, |5, -4>↔|5, -5>, and |5, -2>↔|5, -3> in 7 2 P 3/2 state, the crosssections of the collisional broadening have been evaluated from variations of the line widths.

Journal of the Physical Society of Japan•Sep 15, 1976•1 citation

基于里德堡原子天线混频的微波相位噪声影响测量

班小娟 Xiao-juan BAN, 苏楠 Nan SU, 刘瑶 Yao LIU +3 more

本文理论分析和实验测量研究了微波相位噪声对里德堡原子天线微波混频信号的影响。通过研究微波混频信号的相位噪声项,建立在信号场中加入相位噪声后微波混频信号强度变化的理论模拟图。实验基于室温铯原子气室中里德堡原子电磁感应透明光谱,实现里德堡原子|64S1/2?→|64P1/2?态的电偶极跃迁,得到频率13.806 057 GHz与13.806 000 GHz的微波场混频信号。同时,对混频信号强度的参数依赖关系进行研究。经实验发现,基于里德堡原子天线微波混频信号强度与参考场的功率有关,优化功率参数条件下,参考场可以实现约20dB的混频信号增强;当参考场调控里德堡原子达到微波混频效率最大时,在信号场中加入相位噪声,会导致混频信号强度的显著降低。

Acta Sinica Quantum Optica•Jan 1, 2023•1 citation

光纤通信窗口200 MHz宽带压缩态光场的制备（特邀）

梁少聪 Liang Shaocong, Jialin Cheng, 闫智辉 Yan Zhihui +1 more

正交压缩态的压缩方向与经典通信中的正交幅度调制兼容，因此基于正交压缩的量子通信协议更容易实现实用化和商用化。为此，在实验上制备了对应于光纤通信窗口的200 MHz宽带正交压缩态光场。首先，制作了腔长为8 mm的光学参量放大器，其半峰全宽达到210 MHz。然后，研制了1~300 MHz的低噪声平衡零拍探测器，其共模抑制比可以达到50 dB。最后，在1.3 μm波长处获得了带宽为200 MHz的宽带压缩态光场，这为开展高速量子通信提供了必要的量子光源。

Acta Optica Sinica (Online)•Jan 1, 2024•0 citations
针对离散里德堡能级导致的离散频点、窄带宽微波电场测量的技术瓶颈，将非共振的强调谐微波场和被测微波场通过同一微波喇叭天线同时作用于原子气室，利用非共振的强微波场对里德堡能级的交流（AC）斯塔克频移特性，实现了73S1/2到72P1/2、72P3/2、73P1/2和73P3/2里德堡态的耦合微波共振频率范围测量，详细研究了调谐场频率、功率对被测微波场共振频点的影响，使被测微波场共振频点的单向最大频率调谐范围达到151 MHz，结合双向调谐特性和不同耦合态组合，频率最大连续调谐范围达到400 MHz。最后，研究了不同共振频率条件下Autler?Townes分裂频率间隔随微波功率的变化。该研究为基于里德堡原子的微波电场量子计量和量值传递提供了重要支撑。
研究了里德伯原子系统采用直接解调法对微波调幅信号进行解调时的工作点与基带信号非线性失真之间的关系。首先，利用里德伯原子的电极化率理论表达式，得到在耦合光、探测光和微波的频率均为零失谐条件下，里德伯原子系统对微波调幅信号的解调模型；然后，计算探测光透射率对微波拉比频率的一阶导数和二阶导数，并利用二阶导数为0这一条件，得到里德伯原子汽室的非线性失真最小的点，即最佳线性工作点；最后，采用总谐波失真（THD）来分别研究里德伯原子汽室的静态工作点、基带信号的幅度与解调所引起的非线性失真之间的关系。仿真结果表明，对于里德伯原子133Cs（采用能级6S1/2、6P3/2、47D5/2、48P3/2），当耦合光拉比频率为2π×2.7 MHz，并且调幅微波基带信号的电场强度幅值为1 mV/m时，工作在最佳线性工作点附近的原子汽室所引入的THD可低至-95.4984 dB。
量子纠缠叩开了量子精密测量精度突破标准量子极限的大门，当初始探针中的粒子态使用非经典资源时，量子精密测量精度能够逼近海森堡极限，显著提升测量的灵敏度。量子纠缠已在冷原子、囚禁离子和热原子等量子系统中展现出突破标准量子极限的强大潜力，有望推动物理学前沿发展和技术的创新进步。本文阐述量子纠缠增强量子精密测量领域的理论框架、纠缠对于测量的影响、纠缠态制备机理及量子传感器前沿应用。最后，对该领域进行了总结和展望。
通过X射线与物质的相互作用理论模型，研究了在电磁屏蔽环境下X射线的透过率和通信性能，理论上证明了X射线通信用于电磁屏蔽环境中信息传输的可行性。建立屏蔽环境下X射线通信的数值仿真模型，分析了X射线在电磁屏蔽环境下的通信参数，实现了对核心元器件的指标约束。最后，基于X射线调制发射、单光子X射线探测关键技术，搭建模拟电磁屏蔽环境下的X射线通信演示验证系统，进行X射线穿透屏蔽材料的等效模拟实验，实现了通信速率优于23 kbps的X射线通信实验验证。该结果有望为解决屏蔽环境下的辐射数据传输提供一定的理论依据和实验基础。
The magnetic resonance between the Zeeman sublevels in the lower excited states 6 2 P 3/2 and 7 2 P 3/2 of 133 Cs atom has been observed in a medium magnetic field (15∼160 Gauss) by use of optical double resonance technique. From the positions of the resonance signals, the hyperfine coupling constants A , B , and the quadrupole moment Q have been evaluated as follows: A (6 2 P 3/2 )=50.45 MHz, B (6 2 P 3/2 )=-0.60 MHz, A (7 2 P 3/2 )=16.55 MHz, B (7 2 P 3/2 )=-0.20 MHz, and Q =-0.0045×10 -24 cm 2 . The effects of the collisions with noble gas atoms (He, Ne, and Ar) on the resonance signals have been observed. For the resonance signals between the Zeeman sublevels | F =3, m F =-2>↔|3, -3> in 6 2 P 3/2 state, |4, -3>↔|4, -4>, |4, -2>↔|4, -3>, |5, -4>↔|5, -5>, and |5, -2>↔|5, -3> in 7 2 P 3/2 state, the crosssections of the collisional broadening have been evaluated from variations of the line widths.
本文理论分析和实验测量研究了微波相位噪声对里德堡原子天线微波混频信号的影响。通过研究微波混频信号的相位噪声项,建立在信号场中加入相位噪声后微波混频信号强度变化的理论模拟图。实验基于室温铯原子气室中里德堡原子电磁感应透明光谱,实现里德堡原子|64S1/2?→|64P1/2?态的电偶极跃迁,得到频率13.806 057 GHz与13.806 000 GHz的微波场混频信号。同时,对混频信号强度的参数依赖关系进行研究。经实验发现,基于里德堡原子天线微波混频信号强度与参考场的功率有关,优化功率参数条件下,参考场可以实现约20dB的混频信号增强;当参考场调控里德堡原子达到微波混频效率最大时,在信号场中加入相位噪声,会导致混频信号强度的显著降低。
正交压缩态的压缩方向与经典通信中的正交幅度调制兼容，因此基于正交压缩的量子通信协议更容易实现实用化和商用化。为此，在实验上制备了对应于光纤通信窗口的200 MHz宽带正交压缩态光场。首先，制作了腔长为8 mm的光学参量放大器，其半峰全宽达到210 MHz。然后，研制了1~300 MHz的低噪声平衡零拍探测器，其共模抑制比可以达到50 dB。最后，在1.3 μm波长处获得了带宽为200 MHz的宽带压缩态光场，这为开展高速量子通信提供了必要的量子光源。