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

基于相干原子气体的非厄米量子光学实现及应用(特邀)

吴金辉 Wu Jinhui

Published Jan 1, 2025• 1 citation
Publisher

Abstract

回顾对多能级原子系综进行量子相干调控和关联空间调制,构造宇称-时间对称和反对称光学结构并将其用于探索新奇非厄米光学现象的最新研究进展。在概括总结开创性理论设计和实验方案的基础上,阐明在电磁诱导透明机制下利用双重空间周期调制开展非厄米量子光学研究的关键所在:建立描述相位失配吸收和色散的极化率,或描述多模耦合与传输的非厄米矩阵。同时介绍对应宇称-时间对称和反对称相变的例外点动态调控策略,以及与之相关的光晶格中单向无反射、光波导中单侧定向输出等非互易光传输异常行为。最后指出相关研究有广泛拓展空间,人们已利用宇称-时间对称和反对称线性光学系统实现非对称光衍射和磁场传感增强,并正在尝试进入非线性量子光学领域以探索更丰富的非厄米现象。

DOI
10.3788/aos251236

Related papers

涡旋光纠缠源关联成像高阶微分器数值模拟分析(特邀)

王铮 Wang Zheng, 曾月 Zeng Yue, 陈理想 Chen Lixiang

传统的光学微分器是利用光的干涉、衍射或者透镜的聚焦特性对光波进行微分,在实际操作中通常需要设置一组光学系统来实现。提出一种基于调控泵浦光轨道角动量实现边缘增强的新型光学微分器,通过精确调节泵浦光的轨道角动量大小,实现对参量下转换光波的高阶微分操作。同时,利用自发参量下转换产生的光波关联特性,实现了量子关联成像的边缘增强。基于量子纠缠的关联成像能够实现非局域性鬼成像,在此基础上,在关联成像系统中加入高阶微分器能够高效提取图像的关键信息,从而实现非局域性量子图像处理。这两种技术手段的结合构建了一个灵活且高效的量子光学微分系统,为光学计算提供了新的技术路径,在量子图像处理中具有潜在的应用价值。

Acta Optica Sinica (Online)•Jan 1, 2025•0 citations

光量子精密测量研究进展(特邀)

王犇 Wang Ben, 张利剑 Zhang Lijian

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。

Chinese Journal of Lasers•Jan 1, 2024•11 citations

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

新型固体材料中的单光子源:从调控到集成(特邀)

刘晓婧 Liu Xiaojing, 刘越 Liu Yue, 曲广媛 Qu Guangyuan +1 more

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。

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

腔量子电动力学中光子阻塞效应的研究进展(特邀)

唐静 Tang Jing, 邓元刚 Deng Yuangang

光子阻塞效应是腔量子电动力学中的核心非线性现象,通过抑制多光子激发实现单光子或光子束的确定性调控,为量子信息科学的发展提供了关键物理手段。当前研究主要聚焦于常规光子阻塞与非常规光子阻塞两大机制:前者依赖原子-腔强耦合诱导的非谐性能级劈裂,通过能谱非均匀性有效抑制多光子跃迁;后者则利用多路径间的破坏性量子干涉效应,即便在弱耦合条件下也能抑制双光子激发,从而显著降低了对强非线性的需求。两者的协同作用可进一步优化光子阻塞的性能,显著提升阻塞效率。近年来,该领域研究不断拓展至非互易光子阻塞、非线性耗散调控等方向,不仅为理解量子光学中的非线性行为提供了更丰富的理论框架,也为量子信息处理、量子计算和量子精密测量等应用奠定了技术基础。此外,多光子阻塞及其扩展机制的研究也为发展多光子量子技术提供了重要支撑。本综述系统梳理了单光子阻塞、多光子阻塞及其拓展机制的实现方案与最新研究进展,重点探讨其在单光子源、量子信息处理及量子网络等前沿领域的潜在应用。最后,展望了光子阻塞效应未来的发展方向,包括新型非常规光子阻塞机制的探索,以及其在大规模量子信息系统中的应用前景。

Laser & Optoelectronics Progress•Jan 1, 2025•3 citations

混合腔磁系统中非经典效应的研究进展(特邀)

韩雪 Han Xue, 王铁 Wang Tie, 管思宇 Guan Siyu +2 more

围绕混合腔量子系统中非经典态调控的关键问题,从量子阻塞效应到纠缠与导引机制详细展开系统综述。在量子阻塞效应方面,深入讨论了基于克尔非线性与参量放大诱导实现的光子阻塞与磁子阻塞机制,提出了多种新颖方案以实现高纯度单光子、单磁子源,解决了弱耦合与弱非线性条件下阻塞难以实现的问题。在量子纠缠与导引方面,系统归纳了通过协同相干耦合与耗散耦合诱导的类宇称-时间(PT)对称非厄米机制产生稳态纠缠与单向导引的研究进展,重点强调了其对环境噪声与温度的鲁棒性优势。该综述内容不仅涵盖了作者所在研究组近年来在该领域取得的代表性研究成果,同时紧密结合当前国内外在量子调控与器件实现方面的研究热点,旨在为混合量子系统中非经典效应的深入研究提供理论借鉴与思路参考,促进多物理场交叉平台的协同发展。

Acta Optica Sinica•Jan 1, 2025•1 citation
回顾对多能级原子系综进行量子相干调控和关联空间调制,构造宇称-时间对称和反对称光学结构并将其用于探索新奇非厄米光学现象的最新研究进展。在概括总结开创性理论设计和实验方案的基础上,阐明在电磁诱导透明机制下利用双重空间周期调制开展非厄米量子光学研究的关键所在:建立描述相位失配吸收和色散的极化率,或描述多模耦合与传输的非厄米矩阵。同时介绍对应宇称-时间对称和反对称相变的例外点动态调控策略,以及与之相关的光晶格中单向无反射、光波导中单侧定向输出等非互易光传输异常行为。最后指出相关研究有广泛拓展空间,人们已利用宇称-时间对称和反对称线性光学系统实现非对称光衍射和磁场传感增强,并正在尝试进入非线性量子光学领域以探索更丰富的非厄米现象。
传统的光学微分器是利用光的干涉、衍射或者透镜的聚焦特性对光波进行微分,在实际操作中通常需要设置一组光学系统来实现。提出一种基于调控泵浦光轨道角动量实现边缘增强的新型光学微分器,通过精确调节泵浦光的轨道角动量大小,实现对参量下转换光波的高阶微分操作。同时,利用自发参量下转换产生的光波关联特性,实现了量子关联成像的边缘增强。基于量子纠缠的关联成像能够实现非局域性鬼成像,在此基础上,在关联成像系统中加入高阶微分器能够高效提取图像的关键信息,从而实现非局域性量子图像处理。这两种技术手段的结合构建了一个灵活且高效的量子光学微分系统,为光学计算提供了新的技术路径,在量子图像处理中具有潜在的应用价值。
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。
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。
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。
光子阻塞效应是腔量子电动力学中的核心非线性现象,通过抑制多光子激发实现单光子或光子束的确定性调控,为量子信息科学的发展提供了关键物理手段。当前研究主要聚焦于常规光子阻塞与非常规光子阻塞两大机制:前者依赖原子-腔强耦合诱导的非谐性能级劈裂,通过能谱非均匀性有效抑制多光子跃迁;后者则利用多路径间的破坏性量子干涉效应,即便在弱耦合条件下也能抑制双光子激发,从而显著降低了对强非线性的需求。两者的协同作用可进一步优化光子阻塞的性能,显著提升阻塞效率。近年来,该领域研究不断拓展至非互易光子阻塞、非线性耗散调控等方向,不仅为理解量子光学中的非线性行为提供了更丰富的理论框架,也为量子信息处理、量子计算和量子精密测量等应用奠定了技术基础。此外,多光子阻塞及其扩展机制的研究也为发展多光子量子技术提供了重要支撑。本综述系统梳理了单光子阻塞、多光子阻塞及其拓展机制的实现方案与最新研究进展,重点探讨其在单光子源、量子信息处理及量子网络等前沿领域的潜在应用。最后,展望了光子阻塞效应未来的发展方向,包括新型非常规光子阻塞机制的探索,以及其在大规模量子信息系统中的应用前景。
围绕混合腔量子系统中非经典态调控的关键问题,从量子阻塞效应到纠缠与导引机制详细展开系统综述。在量子阻塞效应方面,深入讨论了基于克尔非线性与参量放大诱导实现的光子阻塞与磁子阻塞机制,提出了多种新颖方案以实现高纯度单光子、单磁子源,解决了弱耦合与弱非线性条件下阻塞难以实现的问题。在量子纠缠与导引方面,系统归纳了通过协同相干耦合与耗散耦合诱导的类宇称-时间(PT)对称非厄米机制产生稳态纠缠与单向导引的研究进展,重点强调了其对环境噪声与温度的鲁棒性优势。该综述内容不仅涵盖了作者所在研究组近年来在该领域取得的代表性研究成果,同时紧密结合当前国内外在量子调控与器件实现方面的研究热点,旨在为混合量子系统中非经典效应的深入研究提供理论借鉴与思路参考,促进多物理场交叉平台的协同发展。