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Laser & Optoelectronics Progress

气动光学效应对机载光通信与量子保密通信影响机制的探析

邓志峰 Deng Zhifeng, 于惠存 Yu Huicun, 魏家华 Wei Jiahua, 吴丹 Wu Dan, 胡浩然 Hu Haoran, 汪亚 Wang Ya, 李佳豪 Li Jiahao, 唐杰 Tang Jie, 曹跃翔 Cao Yuexiang, 刘莹 Liu Ying, 王星宇 Wang Xingyu, 伦华志 Lun Huazhi, Lei Shi

Published Jan 1, 2025• 0 citations
Publisher

Abstract

机载平台是空天地一体化广域光/量子通信网络推进中的重要一环，但机载平台高速作业时，气动光学效应会导致光束出现偏移、抖动、模糊、能量衰减等现象，影响光/量子通信系统性能。首先，从气动光学效应的研究路线展开，阐述和分析气动光学效应对机载光通信影响的3个方面：捕获、跟踪及对准系统的负担增加，通信链路的中断，以及通信质量的下降。其次，介绍在多个机载量子密钥分发场景下，气动光学效应造成的光束偏移、传输损耗增加以及密钥率下降等影响。最后，总结机载光/量子通信系统在传输链路优化、系统性能评估和补偿方法设计中面临的挑战，并展望该领域的发展前景。

DOI
10.3788/lop242125

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多光子干涉在量子计算及量子机器学习中的研究进展（特邀）

占浩 Zhan Hao, 胥亮 Xu Liang, 张利剑 Zhang Lijian

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。

Acta Optica Sinica•Jan 1, 2025•1 citation

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

物体运动的光测速度与观测者位置效应的关系研究

曾纪晴

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。

•Dec 10, 2020•0 citations

波长可调的量子点纠缠光源（特邀）

陈晨 CHEN Chen, 刘峰 LIU Feng

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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远程信息集中：优化非对称经济1—3相位协变克隆之逆

彭家寅

研究基于优化非对称经济1→3相位协变克隆的远程信息集中问题．首先，以最大纠缠w型态为量子信道，分别通过投影测量和半正定算子值测量，给出了两个远程信息集中协议，以非最大纠缠W型态为量子信道，将上述协议进行了推广．其次，通过投影测量，并分别以最大纠缠GHZ型态和四粒子团簇态为量子信道，提出了两个远程信息集中方案．当以最大纠缠GHZ型态为量子信道时，远程信息集中成功的概率总为1；而以W型态或团簇态为量子信道、信息集中成功的概率呈现出克隆态或量子信道之参数的函数形式．在以GHZ型态、团簇态和W型态这三种态为量子信道的信息集中协议中，前者之恢复操作最简单，第三个的恢复操作最复杂．最后，指出了上述协议都是安全和实验实现的．

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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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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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