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World File Search System三能级
热浴驱动的三级脉泽的完全量子描述
热力学中最重要的问题之一是如何将热能转化为功。对于这样的任务，存在许多经典的发动机，例如蒸汽机或汽油发动机。这些想法也推广到量子系统。在这个主项目中，由热浴和冷浴耦合驱动的三能级微波激射器被量化。三能级微波激射器是量子热机 (QHE)。从经典热机中提取功的通常是移动活塞。但在这种情况下，它是一个驱动场。1916 年，阿尔伯特·爱因斯坦已经讨论了光与物质相互作用的三种方式（自发辐射、吸收和受激发射）[2]。在 Scovil 和 Schulz-DuBois 1959 年的论文 [5] 中，他们研究了激光是否是热机。在这篇论文中，他们使用微波激射器作为将热量转化为相干辐射的装置，因为热量可以引起粒子数反转。在他们的热力学分析中，他们使用了单原子激光器。他们为新兴的量子热力学理论奠定了基础。在实践中以及在计算中，两个不同的热源都是必要的。高温热源可以通过快速准确地估计传播微波模式的热占有来实现 [4]。
利用电磁感应透明三脚架方案实现大型捕获离子链的高效基态冷却
将机械振荡器用激光冷却到其运动基态是量子计量、模拟和计算领域的一个持续研究方向[1-4]。特别是，将单个原子定位到远低于光波长（“Lamb-Dicke”机制）是实现原子系统高保真量子控制的先决条件[1,5]。在大的捕获离子晶体中，量子纠缠门利用离子的集体运动[6,7]。这种运动必须在基态附近制备，冷却过程与耦合到环境的加热相竞争[8,9]。因此，开发新方法来实现所有运动模式的高带宽和快速冷却至关重要，这些运动模式用作量子信息处理的量子总线。解析边带冷却（RSC）是冷却机械振荡器的通用工具，对于捕获离子，它是冷却到基态的标准方法[1,10-12]。然而，RSC 时间通常随着振荡器的总质量或链中捕获离子的数量线性增长。通过实施具有单离子寻址的并行 RSC 策略，可以改善大型链的这种缩放比例 [13] 。捕获离子和原子的电磁诱导透明 (EIT) 冷却是另一种众所周知的基态冷却方法 [14 – 20] 。它利用三能级 Λ 系统中的量子干涉 [21] 来创建针对原子运动量身定制的可调窄光谱特征，以实现高效冷却。应用于捕获离子，EIT 冷却允许在很大一部分运动光谱上同时进行基态冷却，而无需单离子寻址 [22 – 24] 。EIT 冷却在简单的三能级系统之外的扩展已经激发了一些理论 [25 – 27] 和实验 [28 – 30] 研究。这种扩展对于量子
能量涨落关系与重复量子测量
在本篇综述中，我们讨论了非平衡状态下能量涨落的统计描述，这种涨落源于量子系统与测量仪器之间的相互作用，该相互作用应用了一系列重复的量子测量。为了正确量化有关能量涨落的信息，我们推导并解释了交换热概率密度函数和相应的特征函数。然后，我们讨论了 Jarzynski 形式涨落定理 ⟨ e − βQ ⟩ = 1 的有效性条件，从而表明涨落关系对于测量时间间隔内的随机性具有鲁棒性。此外，我们还分析了热特征函数在许多中间量子测量的热力学极限下的后期渐近性质。在这样的极限下，除非系统的哈密顿量和中间测量可观测量共享一个共同的不变子空间，否则量子系统趋向于最大混合状态（因此对应于具有无限温度的热状态）。然后，在此背景下，我们还讨论了当系统在量子芝诺机制下运行时，能量涨落关系如何变化。最后，针对目前在量子应用和技术中普遍存在的二能级和三能级量子系统的特殊情况，说明了理论结果。
通过深度热电冷却提高 Ho:YLF 能量增强器的增益和效率
强场物理中许多有趣的实验都需要产生长波长激光脉冲[1-4]。最近，在 1 kHz 或更高重复率下工作的少周期、载波包络锁相、mJ 级短波红外 (SWIR，1.4-3 µ m) 激光器方面取得了进展，推动了水窗口 (282 至 533 eV) 中阿秒 X 射线源的开发[5]。利用中波红外 (MWIR，3-8 µ m) 驱动激光器已经证明了光谱截止超过 1 keV 的高次谐波产生[6]。3.5-5 µ m 大气透射窗口内的高峰值功率 (100 千兆瓦级) 脉冲能够通过克尔透镜效应在空气中自聚焦形成细丝[7,8]；这种脉冲是国防应用的理想选择，因为它们可以以极高的精度和最小的衰减对目标造成最大伤害。由于在 MWIR 波长区域工作的增益介质有限，光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）成为最佳方法。1 µ m 激光器泵浦的氧化物非线性晶体，如砷酸钛钾（KTA），能够在 3.9 µ m 波长下产生 30 mJ、80 fs、20 Hz 脉冲[9]。2 µ m 泵浦源使基本可能的上限转换效率翻倍，并且可以使用非线性度更大的非氧化物晶体，如 ZnGeP 2（ZGP），d 36 = 75 pm/V [10 – 12]。ZGP 的热导率为 36 W/(m·K)，是 KTA 的 20 倍，对于高重复率/高平均功率操作至关重要。在用 1.94 µ m Tm：光纤激光器泵浦时，Ho:YLF 能够将 2 µ m 皮秒脉冲放大到几十毫焦耳[13-15]。Ho 3 +的 5 I 8 和 5 I 7 流形分别包含 13 个和 10 个能级，如图 1 所示[16]。2.05 µ m 脉冲的放大归因于模拟的上激光能级 N 2 (在 5153 cm − 1 处)和下激光能级 N 1 (在 276 cm − 1 处)之间的发射跃迁。由于基态 N 0 (在 0 cm − 1 处)和下激光能级之间的能量差很小，Ho:YLF 被认为是准三能级增益介质。如图 1 所示，相关激光能级的粒子数随温度而变化，因此 Ho:YLF 等准三能级放大器的增益在很大程度上取决于温度。高能皮秒 Ho:YLF 激光器通常基于啁啾脉冲放大 (CPA)。在产生超过 20 mJ 能量的 2 µ m 皮秒 CPA 激光器中，前置放大器的脉冲由功率放大器增强。最终输出能量由输入脉冲能量和增强器的增益决定。最近，在 2016 年 11 月 1 日展示了一种使用再生放大器和两级增强器放大输出 56 mJ 的 Ho:YLF CPA 系统。
增强与二能级原子相互作用的非线性 SU(1, 1) 量子系统的信息
量子系统的纠缠调控是量子计算和通信的基础，在量子信息处理中具有重要意义，因此引起了众多物理学家的兴趣[1–3]。此外，为了增强纠缠和量子关联，人们提出了许多理论和实验方案[4–7]。纠缠度的测量可以通过不同的方法获得，例如冯·诺依曼熵[8,9]、共生度[10]、负性[11,12]和形成纠缠[13]。同样，纠缠路径也可以通过一些测量来预测，例如熵压缩[14]、层析成像熵[15,16]、维格纳函数[17]、量子不确定性和局域量子 Fisher 信息[18]。众所周知，在量子光学中，光与物质的相互作用存在着许多有趣的问题。这些问题分别是原子-场相互作用[19–21]、原子-原子相互作用[22,23]和场-场相互作用[24,25]。这些相互作用包含许多在实验系统中观察到的自然现象。此外，这些类型的相互作用可以用一些数学工具来描述，以从一种结构转换为另一种结构。一组两能级原子与量子化场之间的相互作用已转化为电磁场[26]、原子-原子或场-原子相互作用的三种模式[27,28]。在此背景下，我们旨在研究两能级原子与 SU(1, 1) 李代数类别之间的相互作用，其中原子可以被视为 SU(2) 李代数中正则化的粒子。许多作者已经研究了 SU(1,1) 和 SU(2) 量子系统之间的相互作用[14, 29]。讨论了阻尼库对 k = 1 / 4 时 Barut-Girardello 态的影响 [30]。研究了外部经典场系统耦合参数对 SU(1,1) 和 SU(2) 相互作用的影响 [31,32]。研究了量子 Fisher 信息 (QFI) [33, 34] 与以两种非简并模式相互作用的两个原子的量子纠缠之间的关系 [35]。给出了 SU(1,1) 李代数与三能级原子在激光场中的相互作用，该激光场与理想激光和真实激光有关 [32]。通过球谐函数可以生成 Barut-Girardello 态，该态可以描述系统纠缠 [36]。通过使用具有强度相关耦合和外部场的 Jaynes-Cummings 模型 [37]，提出了 Perelomov 叠加可产生 Gilmore-Perelomov 类型的 SU(1, 1) 相干态。