基于抽象石墨烯的纳米孔材料(GNM)对于所有需要大型表面积(SSA)(典型的二维石墨烯)的应用都有可能有用,但在整体维度上都实现。此类应用包括例如气体存储和排序,催化和电化学能源存储。通过使用纳米 - 微粒颗粒作为模板来实现对结构的合理控制,但在纳米尺度上严格孔隙率的GNM的受控生产甚至表征仍然会引起问题。这些通常是使用纳米环的分散来产生的,作为前体,几乎无法控制最终结构,这反过来又反映了用于计算机模拟的结构模型构建中的问题。在这项工作中,我们描述了一种具有预定结构特性(SSA,密度,孔隙率)的材料模型的策略,该材料利用了分子动力学模拟,蒙特卡洛方法和机器学习算法。我们的策略受到实际综合过程的启发:从随机分布的平板开始,我们在频率上包括缺陷,穿孔,结构变形和边缘饱和度,在结构性重新结构后,我们获得具有给定结构特征的现实模型。我们发现了起始悬架的结构特征和大小分布与最终结构之间的关系,这可以为更有效的合成途径提供指示。我们在软件工具中实施了模型构建和分析程序,可根据要求免费提供。随后,我们对模型与H 2吸附的完整表征,从中我们从结构参数和重量密度之间提取定量关系。我们的结果定量地阐明了表面和边缘在确定H 2吸附中相对的作用,并提出了克服这些材料作为吸附剂的固有物理局限性的策略。
在本节中,单光子计量被理解为单光子源和探测器的计量表征,特别是它们可能的应用。单光子探测器的应用相对明确:任何需要测量小光子通量的地方。光子通量非常小,可以使用经典的模拟探测器进行测量,例如探测器。 B.硅标准二极管,无法测量或只能以较差的信噪比为代价进行测量,因此不再可能对测量结果进行陈述。在许多领域都是这种情况,例如生物学、医学、天文学以及科学研究,尤其是在许多量子实验中。这些探测器也已经投入商用,因此在这一领域提供计量服务似乎很自然,从而为制造商和用户提供测量技术支持。
64像素阵列/矢量(A 1- a 64),其中每个像素具有值:-1(白色)或1(黑色)(图。2a和图2b)。
单光子检测器的关键特性之一是它们的恢复时间,即检测器恢复其标称效率所需的时间。在超导纳米线单光子探测器(SNSPDS)的情况下,可以在自由运行模式下以极短的恢复时间为特征,这对于许多量子光学或量子通信实验至关重要。我们引入了一种快速而简单的方法,以精确表征SNSPD的恢复时间。它提供了有关连续检测的时间恢复效率的完整信息。我们还展示了如何使用该方法来洞悉检测后纳米线内部偏置电流的行为,从而可以预测检测器的行为及其在使用这些检测器的任何实际实验中的行为及其效率。
图 1:片上集成环形谐振器装置。(a) 基于 DBR 波导 (WG) 的环形谐振器的艺术方案。单个量子点放置在 WG 的核心内,并从顶部进行光学激发。发射的光子从锥形外耦合器内结构的侧面收集。(b) 半径 R 为 10 µ m 的制造环形谐振器装置的扫描电子显微镜图像。(c) 带有标记层的 DBR WG 横截面。(d)、(f) 模拟的 Purcell 因子与能量的关系,其中外半径为 10 µ m,分别耦合到 0.2 µ m 宽度的总线 WG 以及 0 和 25 nm 的环形总线 WG 间隙。(e)、(g) 分别模拟了 0 和 25 nm 间隙结构中 QD 发射耦合到总线 WG 的效率。 25 nm 间隙环腔的非常高的品质因数 Q 要求将模拟光谱窗口限制在 20 nm。 (h) Purcell 因子与 Q 因子的关系取自图 1(d) 和 (f),揭示了基波 (点划线) 和高阶径向模式 (虚线) 的明显线性依赖性。
摘要:超导纳米线单光子探测器(SNSPD)是基于单光子库珀对破缺效应的量子极限超导光探测器,与其他同类探测器相比,具有更高的探测效率、更低的暗计数率、更高的计数率和更低的时间抖动。SNSPD在量子密钥分发、光量子计算等量子信息处理领域有着广泛的应用。本文从量子信息的角度介绍了单光子探测器的要求,以及SNSPD的原理、关键指标、最新性能研究进展等,并介绍了SNSPD在量子信息领域的代表性应用。
该项工作部分由国家重点研发计划(2017YFA0303700)资助,部分由广东省重点研发计划(2018B030325002)资助,部分由国家自然科学基金(11974205)资助,部分由北京未来芯片高精尖创新中心(ICFC)资助。 Dong Pan 的工作得到了中国国家留学基金委 (CSC) 资助 (资助编号 201806210237)。Lajos Hanzo 的工作部分得到了英国工程与物理科学研究理事会 (COALESCE) 项目 (EP/N004558/1、EP/P034284/1、EP/P034284/1 和 EP/P003990/1) 的资助,部分得到了英国皇家学会全球挑战研究基金的资助,部分得到了欧洲研究理事会 QuantCom 高级研究员基金的资助。
在这项工作中,我们基于电信O波段中发出的Ingaas量子点(QD)开发和研究单光子源。量子设备是使用原位电子束光刻制造的,结合了热压缩键合,以实现背面金镜。我们的结构基于INGAAS/GAAS异质结构,其中QD发射通过减少应变层在1.3 L m处向电信O带红移。QD通过阴极发光映射预选的QD嵌入带有背面金镜的台面结构中,以提高光子萃取效率。在脉冲非共振润湿层激发下进行的光子自动相关测量在高达40 K的温度下进行,显示纯单光子发射,这使得设备使用Stirling Croimoolers兼容独立操作。使用脉冲P-shell激发,我们实现了单光子的发射,高光子抑制G(2)(0)¼0.0276 0.005,是(12 6 4)%(12 6 4)%(12 6 4)%的AS测量的(96 6 6 10)%和(96 6 10)%和相关的连接时间(212 6 25)的可见性(12 6 4)%。此外,结构显示出5%的提取效率,这与该光子结构的数值模拟所期望的值相当。我们设备的进一步改进将通过光纤维实现量子通信。
构建一个能够生成任意输入状态并执行通用幺正门操作 (UUGO) 的量子计算设备是量子信息科学领域的一个重要目标。然而,目前只有少数基于特定输入状态和精心设计的信息处理器的特殊量子计算被报道。在这里,我们展示了一种灵活的双量子比特量子计算方案,利用单个光子的偏振和空间模式。介绍了自由空间光学中的双量子比特 UUGO 以及由可分离状态和纠缠态组成的任意纯输入状态。量子态层析成像和过程层析成像用于表征输出状态和我们考虑的门操作的保真度。除了演示之外,我们相信我们的工作还丰富了用于量子信息研究的体光学技术,并可广泛应用于其他基础研究。