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Laser & Optoelectronics Progress

基于光力学的声学量子态调控与应用的研究进展(特邀)

陈培钦 Chen Peiqin, 唐锦道 Tang Jindao, 曾李平 Zeng Liping, 梁恒瑞 Liang Hengrui, 张亦非 Zhang Yifei, 徐昕尧 Xu Xinyao, 蔡淇智 Cai Qizhi, Daqian Guo, 宋海智 Song Haizhi, 王浟 Wang You, Qiang Zhou, 巫江 Wu Jiang, 郭光灿 Guo Guangcan, 邓光伟 Deng Guangwei

Published Jan 1, 2025• 0 citations
Publisher

Abstract

光力系统中的声学量子态作为研究量子技术的重要工具,在量子通信、量子计算和精密测量等领域有着重要地位。本文首先综述了光力系统中的声学量子态的发展,包括光声相互作用的基本物理过程、光力系统中声学量子态的产生与调控,并重点介绍了光力系统中的声学量子态在微波-光转换、片上信息处理、精密测量和杂化系统等应用方向的研究进展,以及存在的优势与面临的挑战。最后讨论了光声晶体中的声学量子态未来的发展方向,包括发现更多的光声耦合机制、提高光声耦合强度、突破量子极限、器件的大规模集成化制备,以及与更多其他体系杂化以扩展更多应用。

DOI
10.3788/lop250734

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光量子信息中相位锁定控制技术的进展(特邀)

Xueshi Guo, 丘丰豪 Qiu Fenghao, 李文奇 Li Wenqi +1 more

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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光量子精密测量研究进展(特邀)

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量子精密测量作为当代量子力学的主要应用方面之一,近些年来一直是量子科技的重要研究和发展方向。量子精密测量的主要研究目标是针对物理系统中的未知参数,利用量子资源进行量子增强测量,以提升参数测量精度。与其他物理系统相比,光子系统具有相干时间长、不易受到环境干扰等优越性,因而常被用作量子信息处理的载体。以光子为基础的传感器提升传感精度是光量子精密测量的主要任务。介绍了量子精密测量的一般性原理,给出参数估计的量子极限精度下界。同时,介绍了目前光量子精密测量的理论与实验研究进展以及相应的挑战。

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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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量子压缩增强的超灵敏光力传感(特邀)

张圣典 Zhang Shengdian, 王婕 Wang Jie, 张骞 Zhang Qian +2 more

杂化量子系统被视为推动量子科技突破和量子科学持续发展的关键平台。其中,腔光力杂化系统凭借其高集成度和强操控性,在电声光转换、量子态制备和量子精密测量等领域展现出显著应用价值,并被Nature誉为光子学发展史上的里程碑。近年来,激光冷却技术和微纳加工技术的进步显著增强了对原子、光子和电子等微观量子系统的调控与观测能力,测量技术从经典灵敏度逐步迈向基于量子效应的超灵敏传感,实现指数级的性能提升。在此背景下,本文综述了利用量子压缩提升量子传感性能的最新进展,重点讨论了量子压缩在实现超灵敏量子传感中的关键优势。更广泛地说,量子压缩增强的超灵敏量子传感为引力波探测、暗物质搜寻、量子照明和生物粒子追踪等前沿研究提供了潜在的突破性途径。

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新型固体材料中的单光子源:从调控到集成(特邀)

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Laser & Optoelectronics Progress•Jan 1, 2025•0 citations

非对称量子光学与量子信息技术:从手性到非互易(特邀)

唐江山 Tang Jiangshan, 唐磊 Tang Lei, 陈明远 Chen Mingyuan +3 more

非对称量子光学研究光与物质量子相互作用中手性与非互易性及其应用,能提供对称量子光学体系没有的独特量子信息调控技术。作为其核心组成部分,手性量子光学最初源于自旋-动量锁定机制,即光的传播方向与偏振态之间的耦合。随着研究不断深入,该领域已发展出多种体现传播方向相关性的相互作用机制,包括极化-动量锁定、定向量子压缩、库工程及高维轨道角动量诱导的手性相互作用等。这些机制从不同自由度揭示了方向选择性与系统响应之间的深层耦合关系,推动了对手性与非互易物理本质的重新认识。在此基础上,本综述提出“广义手性量子光学”的分析框架,强调将自旋、传播方向与轨道角动量等自由度下的响应不对称性纳入统一范式。进一步探讨了手性机制与拓扑光子结构、非厄米系统的融合,展示了其在构建具有方向性、鲁棒性与非平衡调控能力的量子平台中的潜力。作为连接基础光学与量子信息技术的桥梁,非对称量子光学为单向光子传输、非互易量子网络与高灵敏度量子传感等方向提供了新思路,并正在向高维、集成化与可拓展化的体系演进。

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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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