Author Affiliations
Abstract
Engineering Faculty, Electrical and Electronic Department, Cankaya University, Ankara, Turkey
This study focuses on generating and manipulating squeezed states with two external oscillators coupled by an InP HEMT operating at cryogenic temperatures. First, the small-signal nonlinear model of the transistor at high frequency at 5 K is analyzed using quantum theory, and the related Lagrangian is theoretically derived. Subsequently, the total quantum Hamiltonian of the system is derived using Legendre transformation. The Hamiltonian of the system includes linear and nonlinear terms by which the effects on the time evolution of the states are studied. The main result shows that the squeezed state can be generated owing to the transistor’s nonlinearity; more importantly, it can be manipulated by some specific terms introduced in the nonlinear Hamiltonian. In fact, the nonlinearity of the transistors induces some effects, such as capacitance, inductance, and second-order transconductance, by which the properties of the external oscillators are changed. These changes may lead to squeezing or manipulating the parameters related to squeezing in the oscillators. In addition, it is theoretically derived that the circuit can generate two-mode squeezing. Finally, second-order correlation (photon counting statistics) is studied, and the results demonstrate that the designed circuit exhibits antibunching, where the quadrature operator shows squeezing behavior.
quantum theory squeezed state cryogenic low noise amplifier InP HEMT Journal of Semiconductors
2023, 44(5): 052901
1 三菱电机(中国) 有限公司研究开发部, 上海 200336
2 京都大学低温和物质科学研究中心, 日本 京都 606-8501
3 华东师范大学, 上海 200241
为理解和处理介观系统中电子自旋传输的基础理论问题, 对典型的三节点一维相互作用链模型的非平衡自旋传输特性进行了理论分析以及解析公式的推导。首先严密推导出半填充假设下模型的基态并计算了各节点的初始电荷。然后基于 Keldysh 非平衡格林函数理论, 阐述了其基本理论方法并推导了考虑电子间库仑相互作用及 Hartree-Fock 近似条件下模型的非平衡自旋传输特性(非平衡微分自旋电导、自旋传输电流和自旋电荷分布) 的主要解析公式。最后在典型参数条件下使用这些初始电荷和解析公式对相关模型的非平衡自旋传输特性进行了自洽计算, 并给出相应的物理解释, 验证了公式的正确性和有效性。
量子理论 一维相互作用链系统 非平衡自旋传输 Keldysh 理论 Hartree-Fock 近似 quantum theory one-dimensional interacting chain system nonequilibrium spin transport Keldysh formalism Hartree-Fock approximation
1 杭州电子科技大学 通信工程学院, 杭州 310018
2 同济大学 物理科学与工程学院 先进微结构材料教育部重点实验室, 上海 200092
在金属板与电介质材料板基底间插入色散特异材料板形成三明治结构, 并对其Casimir作用力进行了研究. 基于Casimir-Lifshitz理论, 通过麦克斯韦应力张量计算了真空涨落的辐射压, 并对三明治结构利用电磁模式传输矩阵方法进行了数值计算分析. 计算结果表明, 原本两板结构中存在的Casimir吸引力, 在插入特异材料板后的三明治结构中将转变为斥力, 从而使轻薄的金属板产生量子悬浮效应。讨论了特异材料板的色散电磁响应特性以及电介质板基底的影响, 结果表明特异材料磁等离子频率越大、磁共振频率越小以及电介质板基底的介电常数越小时, 三明治结构中获得的斥力越大. 此外, 板间距增加到一定范围时, 三明治结构中将出现Casimir平衡回复力.特异材料填充因子越小、三明治结构中层距和层厚越大时, 三明治结构间的回复力会出现在较长距的位置. 三明治结构中的量子悬浮效应与平衡回复力可保证微纳米机械系统稳定性, 展现出基于真空辐射压的应用前景.
量子理论 真空涨落 Casimir效应 传输矩阵 特异材料 量子悬浮 三明治结构 Quantum theory Vacuum fluctuation Casimir effect Transfer matrix Metamaterials Quantum levitation Sandwich structure
1 电子科技大学成都学院 电子工程系, 成都 611731
2 电子科技大学 电子工程学院, 成都 611731
结合一维随机介质模型和波导理论, 设计了一种由ZnO随机介质粒子和金粒子构成的多层随机激光二维波导结构。采用量子理论分析了模型的出射激光增益粒子数和反转粒子数。动态特性的量子理论分析结果表明:系统由一系列驰豫造成超快响应, 其响应时间在100 fs水平。实验结果表明: 当金粒子的填充率在25%～30%时, 模型能够更好地实现出射激光; 设计的二维随机激光模型的峰值能够达到104 V/m量级, 可以实现激光出射。
激光 高纬度随机介质 量子理论 强反馈 laser high latitudes random medium quantum theory strong feedback
1 华南理工大学材料科学与工程学院, 广东 广州 510640
2 华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510640
基于光谱的光量子学照明系统评价方法，能使现代农业发光二极管（LED）植物照明系统具有可重复性，具有实用意义。基于光量子理论，采用高出光效率、高均匀度的自由曲面底板设计方法，并使用脉冲宽度调制驱动方法，设计了一款应用自由曲面底板的红蓝光LED植物照明用灯具，并对其参数进行测量。将仿真结果与实验结果进行对比详细分析了传统照明设计方法在LED植物照明中的意义。实验结果表明，所设计的灯具光量子通量密度均匀度约为80%，灯具最高温度约为50 ℃。由于没有使用扩散板等二次配光手段，灯具出光效率可视为100%，比使用扩散板的情况提高了34.5%以上，大大减少了植物照明的能耗。扩散板的引入会降低所设计灯具的光量子通量密度均匀度，而对混光均匀度影响不大。因此，在植物照明使用的红蓝光LED组合中，使用自由曲面底板的一次配光方法比使用扩散板的二次配光方法更为简便有效，更符合植物照明的设计需求。
光学设计 植物照明 光量子学 自由曲面底板 发光二极管 一次配光 现代农业
针对传统的红外与可见光图像融合方法计算复杂度高、运行机制过于机械的问题,提出一种基于剪切波变换(ST)与量子理论(QT)模型的红外与可见光图像融合方法.该方法利用ST 优越的图像信息捕捉性能对源图像进行多尺度多方向分解;其次,采用QT 理论针对低频子带图像和一系列高频子带图像进行融合;最后,采取ST 反变换获得最终融合结果图像.
剪切波变换 量子理论 图像融合 红外图像 可见光图像 shearlet transform quantum theory image fusion infrared image visible light image
上海交通大学 电子工程系, 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
采用连续变量量子密钥分发的纠缠模型, 在反向协商情况下, 研究法拉第镜不完善对系统安全密钥速率的影响.结果表明, 不完善的法拉第镜会降低系统实际的密钥速率, 并且降低安全通信距离, 且随着法拉第镜失偏角度的增大而增大.此外, 使用大的调制方差, 可以降低法拉第镜不完善对系统的影响.
量子通信 量子光学 量子理论计算机仿真 量子密码 量子理论计算 Quantum communication Quantum optics Quantum theory computer simulation Quantum cryptography Quantum theory computation
德州学院物理与电子信息学院, 山东 德州 253023
用全量子理论方法研究了环境的非马尔可夫效应、原子间的偶极相互作用以及原子的本征频率 同腔模中心频率之间的失谐量对原子量子态保真度的影响。研究表明:两原子初态处于纠缠态时,在非 马尔可夫机制下,原子的量子态保真度可以达到较大的稳定值,特别是原子的本征频率同腔模中心频率 有一定失谐量时,原子间的偶极相互作用可以明显地改进原子的量子态保真度。无论热库环境有无马尔 可夫效应,两原子初态处于分离态时,原子的保真度都不理想。
量子光学 量子态保真度 全量子理论 热库环境 非马尔可夫效应 偶极相互作用 quantum optics fidelity of quantum state full quantum theory thermal reservoir non-Markovian effect dipole-dipole interaction
1 安徽大学 电子信息工程学院,合肥 230039
2 合肥师范学院 物理电子系,合肥 230061
为探讨掺杂硅片与电磁超材料间的Casimir平衡恢复力的大小与相关材料参数间的变化关系, 基于Lifshitz理论, 采用格林函数得到麦克斯韦应力张量及单位面积Casimir力计算表达式, 分析了掺杂硅片与电磁超材料板间的Casimir作用力.结果表明, 掺杂硅片与电磁超材料板间Casimir作用力的大小和方向随着掺杂程度、材料厚度和填充比例因子的变化而改变, 并能调控Casimir效应; 且随着板间距的变化表现出平衡恢复力.
量子理论 电磁场 电磁超材料 Quantum theory Electromagnetic Metamaterials 光子学报
2014, 43(11): 1116003
天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
脉冲氙灯是一种新型光源, 利用量子理论以及气体放电理论分析了脉冲氙灯放电过程, 设计了放电测试系统, 实验测定了放电过程中的电压、 电流和光脉冲信号。 结果表明: 在预电离阶段自由电子浓度较低, 能量较低; 气体放电阶段灯内形成电子崩, 使得自由电子浓度的增大, 放电电流迅速上升, 电压下降; 离子复合时释放出光子形成光脉冲, 氙灯脉冲的光能量输出和光谱特性与复合电子能量、 氙气复合能级相关, 而当输入能量与氙灯的能耗不一致的时候, 将导致充电电容反复充放电, 而使电路产生振荡。 对于分析脉冲氙灯放电过程, 优化放电回路参数设计和脉冲氙灯的生产具有重要意义。
光源 脉冲氙灯 放电过程 量子理论 实验测定 Light source Xeon flash lamp Discharge process Quantum theory Experimental determination 光谱学与光谱分析
2014, 34(7): 1978
