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为研究原子的纠缠态和自旋波等提供了便利条件科技日报 2012年04月21日 星期六 本报讯 据物理学家组织网4月19日报道,美国佐治亚理工学院的物理学家利用激光从超冷的铷原子气体云内激发单个原子,开发出了一种能快速、有效创建单光子的新方式,并有望应用于光量子信息处理之中。相关研究结果发表在当日出版的《科学快讯》(《科学》杂志快速在线版)上。 这套新的单光子系统为研究原子的纠缠态和自旋波等提供了“肥沃的土壤”。科研人员能相当高效地将里德伯激发转化为单光子,随时获取所需的状态,速度可比现有系统快近千倍。 里德伯原子是指一个价电子被激发到高量子态的高激发原子。其价电子离原子实很远,能级结构类似于氢原子。为了获取里德伯原子,研究人员利用激光照射数百个密集的铷87原子。它们都被激光所冷却,并被限制在光学晶格中。激光照射将使单个原子从铷原子气体云中转化为接近电离的里德伯态。原子处于这种高度激发的状态时,将在10微米至20微米的范围内,与其他里德伯原子发生强烈的相互作用。通过修改单个里德伯原子的能量水平并在其周围保有相应的空间,可阻止额外的原子被转化为里德伯态。 一旦高度激发的原子被制成,科学家便可利用额外的激光场将激发转化为具有同样统计属性的量子光场。由于场由单个里德伯原子生成,其只包含一个光子,这可被用于多种协议之中,对于量子信息系统等领域的研究也十分重要。研究人员表示,在首次实验中,生成的单光子的性能已超过了其他类型的单光子。随着效率和生产率的进一步提升,以及和“长寿的”量子存储器的融合,这一单光子来源或可实现光量子的信息处理。 下一步,研究团队将致力开发两个光场之间的光子量子闸。如若成功,将支持他们制成原子和光的复杂纠缠态,这将为量子网络和量子计算添加宝贵的性能。(张巍巍)
用于光子相关纳米粒度仪的数字相关器动态光散射原理(光子相关普法PCS和光子交叉相关普法pccs)的纳米激光粒度仪的关键技术是提取悬浮液在溶液中的纳米颗粒的散射光的自相关函数或互相关函数,计算纳米颗粒的扩散系数,从而分析颗粒粒度。数字相关器是基于动态光的散射原理(光子相关光谱法PCS和光子交叉相关普法pccs)的粒度测试技术中提取散射光信号的自相关函数和互相关函数的装置。目前,国内应用较多此类装置主要是进口美国Brookhaven公司BI-9000AT、BI-9010AT和Turbocorr数字相关器,这些装置只能完成自相关运算而无法进行互相关运算,因此只适合用于pcs法测试纳米颗粒粒度,而无法适用于PCCS法测试纳米颗粒粒度,从而对测试环境、所测样品浓度以及测试稳定性等方面具有较大的局限性,只有制作专用大规模集成电路(ASIC),或基于DSP技术,或多片芯片及联组成,不但有很大的局限性,而且价格昂贵。另外,国内有人尝试采用软件的方式实现数字相关器,即先用光子计数器将散射光光子计数并储存在存储器中,然后根据计算计算机软件将其数据从存储器中读出进而进行相关运算,虽然这样能计算出散射光强的相关函数,但由于软件所需的处理时间内的光子丢失造成计算的相关函数偏差较大。因此,采用软件的数字相关器实时性很差,不能满足颗粒粒度分析的要求。微纳专利的用于光子相关纳米激光粒度仪的数字相关器,是一种基于动态光散射原理测试纳米及亚微米颗粒粒度测试技术中用于获得散射光信号自相关函数和互相关函数的数字相关器。本专利发明实现了光子脉冲技术、自相关运算、互相关运算以及与计算机通讯功能,具有采样速度快、延迟时间范围广、相关通道多的特点,完全满足纳米颗粒粒度测试中获取高速变化的动态散射光信号的自相关函数和互相关函数的高难度需求。 winner802 纳米激光粒度仪http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512030937_576113_3050076_3.jpg产品简介:Winner802是我公司最新推出的基于动态光散射原理的纳米激光粒度仪,同时也是国内首款采用数字相关器的纳米激光粒度仪。本款仪器采用我公司自主研制的高速数字相关器和高性能光电倍增管为核心部件,具有操作简便、测试快捷、分辨率高等特点。适用范围:Winner802适用于各种纳米级、亚微米级固体颗粒与乳液。技术参数:规格型号Winner802执行标准 GB/T 19627-2005/ISO 13321:1996 GB/T 29022-2012/ISO 22412:2008测试范围1-10000nm(与样品有关)浓度范围0.1mg/ml--100mg/ml(与样品有关)准确度误差1%(国家标准样品D50值)重复性误差1%(国家标准样品D50值)激光光源光纤半导体激光器,λ= 532nm, 探测器光电倍增管(PMT)散射角90o样品池体积4mL温控范围5-40 ℃(精确到0.1℃)测试速度5 Min体积480mm×270mm×170mm重量12Kg数字相关器主要参数自相关通道:256 基线通道:4最小分辨时间:6ns 延迟时间:100ns-10ms(可调) 运算速度:162M/S产品特点和优势:先进的测试原理采用动态光散射原理和光子相关光谱技术,根据颗粒在液体中的布朗运动速度测定颗粒大小。大小颗粒运动速度不同,激光照射这些颗粒,不同大小的颗粒将使散射光发生快慢不同的涨落起伏。光子相关光谱法就根据特定方向的光子涨落起伏分析其颗粒大小。 极高的分辨能力使用PCS技术测定纳米级颗粒大小,必须能够分辨纳秒级信号起伏。本仪器的核心部件采用我公司研制的CR256数字相关器,具有识别8ns的极高分辨能力和极高的信号处理速度。 高灵敏度和信噪比采用专业级高性能光电倍增管(PMT),对光子信号具有极高的灵敏度和信噪比。 超强的运算能力采用自行研制的高速数字相关器CR256进行数据采集与实时相关运算,其数据处理速度高达162M,从而实时有效地反映颗粒的动态光散射信息。Winner802光子相关纳米激光粒度仪是国家科技型中小企业创新基金的项目成果,也是过内首款采用动态光散射原理的纳米粒度仪。其测量原理建立在液体颗粒布朗运动基础之上,颗粒越小,运动速度越大,运动速度越慢。它采用HAMAMATSU高性能光电倍增管和由微纳自主研发的高速数字相关器作为核心部件,通过测试某一角度的散射光的变化并求出自相关函数(即扩散系数),根据Stokes-Einstein方程计算出颗粒粒径及分布,它具有快速、高分辨率、重复及准确等特点,同时还是纳米颗粒粒度测试的首先产品。
2013年02月08日 来源: 中国科学报 作者: 蒋家平 2月4日,英国《自然》子刊《自然—纳米技术》以长文形式,发表了中国科学技术大学教授潘建伟、陆朝阳等人关于量子点脉冲共振荧光确定性高品质单光子源的研究工作。这是我国量子点光学量子调控领域发表在《自然》系列期刊上的第一篇论文。 量子点是一种通过分子束外延方法制备的纳米晶体,又被称为“人造原子”,可以为量子保密通信和光学量子计算提供理想的单光子源。此前,美国加州大学、斯坦福大学和英国剑桥大学等研究组实现了基于非共振激发量子点产生的单光子源。然而,由于单光子发射时间抖动、激子退相干等,不可避免地引起光子品质下降,光子全同性只能达到70%左右,无法进一步应用于可扩展量子信息处理。 要发展能够真正实用化的光量子信息技术,关键技术之一是实现确定性的高品质单光子源。为此,微尺度物质科学国家实验室的潘建伟、陆朝阳等在国际上首次发展了一套新颖的量子点脉冲共振光学激发、多重滤波技术,显著消除了消相干效应,解决了单光子源的确定性和高品质这两个基本问题。 实验产生的单光子源信噪比超过300:1,二阶关联函数小于1.5%,光子全同性优于97%,这些技术指标使得中国在这一领域的研究跻身世界前列,为可扩展光学量子计算和基于自旋的固态量子网络的实现奠定了基础。审稿人称赞这是一个“令人惊喜的高质量实验”。(记者蒋家平)