1 西南交通大学 物理科学与技术学院 四川 成都 610031
2 西南交通大学 物理科学与技术学院 四川 成都 610031
量子纠缠态经级联环境中演化的量子非局域关联检验研究具有重要的现实意义。基于Hardy-type佯谬检验方案, 本文分别以两比特量子纯态和混合态为研究对象, 研究了其在级联环境中演化后的量子非局域关联检验情况。分析了纠缠态和腔的耦合强度、腔和库的耦合强度比值κ/γ以及马尔科夫环境和非马尔科夫环境对量子非局域关联检验的影响情况。结果表明, 在马尔科夫环境中, 且κ/γ越小, 成功进行量子非局域关联检验的演化时间越长。进一步给出了量子混合态能够成功进行量子非局域关联检验的混合度参数m的范围, 并给出了量子混合态经级联环境演化后, 可成功进行量子非局域关联检验的演化时间范围。
量子非局域关联检验 级联环境 Hardy-type佯谬 量子纯态 量子混合态 quantum nonlocal correlation testing hierarchical environment Hardy-type paradox quantum pure state quantum mixed state 量子光学学报
2023, 29(3): 030101
天津大学 精密仪器与光电子工程学院太赫兹研究中心 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
太赫兹（THz）波由于其诸多独特的性质，有着广泛的应用前景。然而由于相关材料和器件的发展相对滞后，太赫兹技术在实际中的应用尚有诸多限制。超材料和超表面概念的提出，能够对太赫兹波的相位、振幅、偏振进行有效操控，为太赫兹技术的发展提供了许多新的思路。其重要的功能之一是依靠相位不连续将入射波反射到非镜面方向，即通称的广义斯涅尔定律。然而，此前报道的大多数异常反射装置的效率都相对较低，在实际应用中存在局限性。针对这一问题，文中提出了一种太赫兹超表面异常反射器，将法向入射光反射到 40° 方向且不改变其偏振，并从理论上阐述了提高效率的思路，且通过数值模拟展示其有效性。通过使用全介质材料构建超表面从而消除材料损耗，并利用不同布洛赫波的耦合以提供非局部响应，令器件的工作效率超过99%。此外，这一设计理念可以推广到偏振无关器件中，并且对其他类似的器件也有一定参考意义。这一工作有潜力被应用于太赫兹波激光器、太赫兹波腔谐振器等太赫兹波实际器件中。
太赫兹 超表面 异常反射 非局域性 terahertz metasurface anomalous reflection non-locality 红外与激光工程
2023, 52(2): 20220304
1 衡水学院物理与电子信息系，河北 衡水 053000
2 衡水学院应用化学系，河北 衡水 053000
时域有限差分（FDTD）方法在计算金属纳米结构的非局域特性时，往往需要更小的空间离散步长，当模型尺寸较大时会给计算带来困难。而描述金属非局域介电特性的流体力学模型由于纵向波矢的引入，给传输矩阵法（TMM）等半解析方法的运算造成不便。因此，提出了一种结合FDTD与TMM求解纳米金属非局域薄膜吸收率的方法。采用FDTD方法获得金属的反射系数和透射系数，并反演得到非局域金属的等效介电常数。将等效介电常数及模型参数代入TMM中，计算出完整结构的电磁特性。结果表明，该方法能很好地解决FDTD离散网格过小造成的内存不足和TMM中纵向波矢带来的计算复杂问题，且能快速完成分层纳米结构反射率、透射率和吸收率的计算。
薄膜 等效介电常数 非局域 金属纳米结构 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2131001
福州大学物理与信息工程学院, 福建省量子信息与量子光学重点实验室 福建 福州 350108
研究离散变量与连续变量系统在纠缠态下的非局域关联性是量子信息处理中的基本理论与应用课题。对于局域隐变量理论的Bell不等式的违背可以很好地体现这些关联。在本文中, 我们对量子比特自旋操作与谐振子旋转宇称操作进行联合测量, 研究了量子比特与谐振子相干态的纠缠对Bell不等式的影响, 并且证明, 当量子比特与谐振子之间的纠缠接近最大值时, 二者的非局域关联几乎最大限度地违背了Bell不等式。之后通过对Mermin-Klyshko不等式的违背, 进一步研究了一个或多个比特与两个谐振子相干态纠缠的系统的非局域关联性。结果表明随着谐振子相干态的振幅增大, 非局域性也会快速增强, 同时, 相干态振幅取值适中, 就能使Mermin-Klyshko不等式接近最大违背。
混合系统 非局域性 Bell不等式 Mermin-Klyshko不等式 位移宇称 旋转宇称 hybrid system nonlocal correlations Bell inequality Mermin-Klyshko inequality spin-rotated-parities correlations spin-displaced-parities correlations
1 闽南理工学院土木工程学院,福建 泉州 362799
2 九江学院理学院,江西 九江 332005
3 石狮鹏山工贸学校汽车维修系,福建 泉州 362799
不同涡旋个数和拓扑荷的多涡旋-高斯光束具有不同光强和相位分布。当涡旋个数增大时, 涡旋奇点个数增加, 统计束宽也增大。利用分步傅里叶法数值模拟了多涡旋-高斯光束在负折射率非局域介质中的传输, 发现涡旋点关于原点不对称或各涡旋点的拓扑荷不相等都可以改变孤子的传输方向, 因此通过改变涡旋点位置和拓扑荷数可以实现光束传输方向的控制。若涡旋点虚部的符号发生改变, 孤子的旋转方向也发生改变。此外, 孤子的临界功率和轨道角动量都会随着拓扑荷的增加而增大。因此, 可以通过涡旋点位置﹑涡旋点个数和拓扑荷的方式对光束信息进行编码, 使光束在介质中传输时携带更多容量的信息。
非线性光学 分步傅里叶法 强非局域介质 多涡旋-高斯光束 轨道角动量 nonlinear optics split-step Fourier method strong nonlocal media multi-vortex-Gaussian beam orbital angular momentum
南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏 南京 210003
相较于线性贝尔 (Bell) 不等式, 非线性 Bell 不等式作为一种判据提供了一种新的判别量子关联的方法, 利用非线性 Bell 不等式来研究纠缠态的性质具有重要的现实意义。考虑带有噪声参数的纠缠态可以模拟实际的量子通信过程, 通过 Matlab 进行数值优化找到相应态的最优测量算符, 研究了噪声参数对非线性 Bell 不等式违背的影响。研究结果表明带有噪声的纠缠态在特定情况下也可以违背非线性 Bell 不等式, 而且测量数量越多, 对纠缠态的要求越苛刻, 这对于实际实验中态的选取与制备具有重要的借鉴和参考意义。
量子光学 非局域性 贝尔型不等式 非线性 最大量子违背 quantum optics non-locality Bell-like inequality non-linearity maximum quantum violation
1 赣南师范大学物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
2 闽南理工学院土木工程学院, 福建 泉州 362799
3 九江学院理学院, 江西 九江 332005
不同阶数复宗量厄米-高斯光束具有不同的光强和相位分布, 当阶数增大时, 涡旋奇点个数增加, 其个数与阶数相等, 同时光束束宽和椭圆率也随之增大。利用分步傅里叶法数值模拟了复宗量厄米-高斯光束在强非局域介质中的传输, 发现初始功率不等于临界功率时, 可得到振荡传输的呼吸子; 若光束的初始功率等于临界功率, 可得到稳定的孤子。进一步研究表明, 孤子光强的旋转方向取决于参量 ξ 中虚部前面的符号; 不同阶数孤子的临界功率相同, 轨道角动量却随着阶数的增加而增大; 在添加噪声后, 复宗量厄米-高斯型孤子依然能稳定传输。
非线性光学 强非局域介质 分步傅里叶法 复宗量厄米-高斯光束 轨道角动量 nonlinear optics strong nonlocal media split-step Fourier method complex variable Hermite-Gaussian beam orbital angular momentum
南京晓庄学院电子工程学院, 江苏 南京 210017
根据强非局域非线性介质(SNNM)中傍轴光束传输遵循的(3+1)维薛定谔方程,获得了椭圆坐标系下时空可控艾里-因氏-高斯(CAiIG)光束的解析解。CAiIG光束由具有不同初始速度的艾里脉冲对空间因氏-高斯光束时域调制获得。通过调整光束初始入射功率和临界功率的比率、初始入射速度以及椭圆参数,探讨了SNNM中CAiIG光束的传输过程。时空CAiIG光束在传输过程中保持非色散特性。依据初始入射功率和临界功率的比率,光束束宽在空间呈现出周期性振荡(功率比不等于1)或者保持不变(功率比等于1)的状态。调整椭圆参数的值可以实现时空艾里-因氏-高斯光束与时空艾里-拉盖尔-高斯光束及时空艾里-厄米-高斯光束间的连续转换。此外,给出了SNNM中CAiIG光束呈呼吸态传输时几个传输截面上的能流分布图。
非线性光学 强非局域非线性 时空艾里-因氏-高斯光束 自加速和自减速光束 坡印亭矢量
1 山西大学 物理电子工程学院 山西 太原 030006
2 山西大学 物理电子工程学院 山西 太原 030006
本文基于包含非局域非线性效应的非线性薛定谔方程, 采用分步傅里叶变换方法, 详细研究了竞争非局域非线性介质中啁啾艾里光束的传输动力学特性。结果表明: 啁啾可以改变单艾里光束的传输速度, 且啁啾越大, 脉冲偏移速度越大, 但啁啾对光束的呼吸周期和振幅影响却不大。当初始输入为啁啾双艾里光束时, 在弱非局域介质中, 啁啾会使两光束间的排斥力增强, 从而影响孤子的呼吸周期; 而在强非局域介质中, 两光束的相互作用较为复杂, 表现为结构复杂的准周期特性, 啁啾会导致准周期结构的周期变化, 且随着啁啾绝对值的增大, 准周期结构的周期变大, 光束衍射增强。
非局域介质 啁啾 艾里光束 nonlocal media chirp Airy beam
