摘要:固态量子中继器是大规模量子网络的核心部分,纠缠纯化是量子中继器的关键技术,用于从混合纠缠态的集合中提取高质量的非局域纠缠,并抑制噪声对量子信息载体的负面影响。本文提出一种适用于固态量子中继器的、无不完美相互作用的量子点中非局域电子自旋纠缠纯化方法,利用对电子自旋的忠实奇偶校验。在近乎现实的条件下,即使在微腔内嵌入的量子点与圆偏振光子之间存在不完美相互作用,忠实奇偶校验也可以在不破坏非局域固态纠缠的情况下对奇偶校验模式做出正确判断。因此,非完美相互作用纠缠纯化可以防止最大纠缠态转变为部分纠缠态,并保证纯化后非局域混合态保真度达到期望值。由于该方案在接近现实的不完美相互作用条件下是可行的,因此对实验实现的要求会放宽。这些独特的特性使得这种非完美相互作用纠缠纯化在用于大规模量子网络的固体量子中继器中具有更实际的应用。
摘要:鉴于最近人们对纳米长度尺度上的光诱导磁性操控的兴趣日益浓厚,这项工作提出金属团簇是产生全光超快磁化的有前途的基本单元。我们使用时间相关密度泛函理论(TDDFT)在实空间中通过从头算实时(RT)模拟对金属团簇的光磁特性进行了理论研究。通过对原子级精确的简单金属和贵金属团簇中圆偏振激光脉冲等离子体激发的从头算计算,我们讨论了由于光场在共振能量下通过光吸收转移角动量而产生的轨道磁矩。值得注意的是,在近场分析中,我们观察到感应电子密度的自持圆周运动,证实了纳米电流环的存在,由于团簇中的逆法拉第效应(IFE),纳米电流环产生轨道磁矩。研究结果为理解量子多体效应提供了宝贵见解,该效应影响金属团簇中 IFE 介导的光诱导轨道磁性,具体取决于金属团簇的几何形状和化学成分。同时,它们明确展示了利用金属团簇磁化的可能性,为全光磁控领域提供了潜在的应用。
具有双自由基特征的多环芳杂环 (PAH) 的分子拓扑合成源于分子内偶联的突破。在此,我们报道了选择性 Mn(III)/Cu(II) 介导的 C − P 和 C − H 键断裂,以获得具有螺旋或平面几何形状和不同阳离子电荷的坚固的供体稠合磷鎓。前一种螺旋结构包含一个共同的磷酸[5]螺旋化受体和不同的芳胺供体,而后一种平面结构包含一个磷酸[6]螺旋化和相同的供体。这些前所未有的供体-受体 (D − A) 对表现出独特的拓扑依赖性光电特性。折叠螺旋自由基中心具有极端的电子缺陷状态和空间隔离,具有高度的双自由基特性 (y 0 = 0.989)。此外,巧妙的电荷转移 (CT) 和局部激发 (LE) 跃迁成分促进了不同溶剂中不同的杂化局部和电荷转移 (HLCT),赋予了 0.78 eV (~217 nm) 的最大发射带隙变化。阳离子发射也可以通过拓扑定制和极性依赖的 HLCT 从蓝色区域调整到近红外区域,这可以在兼容的手性薄荷醇基质中输出额外的圆偏振发光,同时提高量子效率并保留深红色辉光。值得一提的是,原子精确的 Mn(III) 卤化物已被史无前例地捕获并确定用于 C-P 键活化。
为了理解自旋流的基本限制并优化自旋注入过程,了解飞秒自旋注入的效率及其背后的微观机制是必不可少的。通过光诱导自旋流来操控磁化已经被证实,即超快退磁[3,6,7,9]以及小角度进动的激发,即GHz和THz自旋波。[12–14]尤其是,通过亚皮秒激光驱动的自旋流可以诱导自旋转移矩(STT),[14]而在重金属-铁磁体界面已经证明了通过圆偏振泵浦脉冲产生的光学自旋矩。[15,16]我们旨在通过结合时间分辨实验和从头算理论来产生微观见解,从而展示确定和提高自旋注入效率的方法,使未来的超快自旋电子学应用成为可能。至关重要的是,非平衡自旋注入集中在低于 100 fs 的脉冲中,从而产生具有高峰值强度的瞬态自旋电流。由于非平衡自旋注入是由光激发引起的,并且由自旋相关的电荷电流组成,因此不仅涉及费米能级附近的状态,还涉及其周围几个 eV 宽的能量区域中的状态,这些能量区域由泵浦激光脉冲的光子能量给出。这将非平衡自旋注入与在平衡条件下电驱动的磁振子自旋电流区分开来。[17–19]
鉴于拓扑自旋纹理在信息存储技术中的潜在应用,其生成和控制是现代自旋电子学最令人兴奋的挑战之一。特别令人感兴趣的是磁绝缘体,由于其低阻尼、无焦耳加热和减少的耗散,可以提供节能的自旋纹理平台。本文证明了样品厚度、外部磁场和光激发之间的相互作用可以产生大量的自旋纹理,以及它们在绝缘 CrBr 3 范德华 (vdW) 铁磁体中的共存。使用高分辨率磁力显微镜和大规模微磁模拟方法,证明了 T-B 相图中存在一个大区域,其中存在不同的条纹畴、skyrmion 晶体和磁畴,并且可以通过相位切换机制进行内在选择或相互转换。洛伦兹透射电子显微镜揭示了磁性纹理的混合手性,在给定条件下属于布洛赫类型,但可以通过厚度工程进一步操纵为尼尔类型或混合类型。可以通过标准光致发光光学探针进一步检查不同磁性物体之间的拓扑相变,该探针通过圆偏振分辨,表明存在激子-skyrmion耦合机制。研究结果表明,vdW磁绝缘体是一种有前途的材料框架,可用于操纵和生成与原子级设备集成相关的高度有序的skyrmion晶格。
此外,偏振起着重要作用,因为它可以影响光束传播的深度。例如,众所周知,圆偏振光比线偏振光传播得更深 [3]。根据散射单元大小,偏振会保留光学记忆 [4]。拉盖尔-高斯 (LG) 光束 [5] 是一种涡旋光束,它可以携带不同类型的偏振(线性、圆形、径向和方位角)以及以ℓ 值的轨道角动量 (OAM) 为特征的相位前沿。具有空间不均匀偏振分布的光束称为矢量光束。各种空间模式(例如径向)具有不可分离的圆偏振和 OAM 部分。偏振和空间模式的结合导致了经典纠缠——Forbes 团队 [6] 使用经典纠缠矢量光束在湍流介质中实现更好的成像。矢量光束的关键特性(例如径向和方位角)结合了偏振和空间模式,它们是不可分离的且相互纠缠。这些特性不仅是量子纠缠所独有的,也适用于经典局部纠缠的矢量光束[6-9]。此外,矢量光束的不可分离特性不仅在光学成像中而且在光通信中都具有重要意义,因为人们正在探索其偏振自由度和空间模式来编码信息[7,10]。此外,根据理论[11],ℓ值越高,透射率越高,穿透能力越好,因此光密度(OD)越低,观察到的散射越少。当光脉冲进入组织等高度散射的介质时,它会分解成三个主要成分:弹道光束、蛇形光束和漫射光束。弹道分量保留了光的原始属性,因为它在前向方向上相干散射,而扩散分量则变得随机并在介质中游走。蛇形分量在前向方向上略微散射,传播路径更短并保留初始信息[12]。本研究重点研究了 LG 矢量涡旋光束在弹道(z < l tr)和扩散(z > l tr)区域通过小鼠脑组织的传输,其中 z 是混浊介质的厚度,l tr 是传输平均自由程[13]。研究了不同厚度小鼠脑组织不同特殊位置的不同类型偏振,以证明经典纠缠在经典极限下以更高光子通量潜在地改善成像方面的作用。大脑是一种由树状结构的神经元和轴突组成的生物组织。神经元由蛋白质聚合物的整合网络组织,这些聚合物被认为是一种手性介质。这种手性介质将通过改变其偏振状态与光的电磁场相互作用;这种效应使大脑成为手性生物等离子体[14]。结构化矢量光有望通过与电偶极子、磁偶极子和
此外,偏振起着重要作用,因为它可以影响光束传播的深度。例如,众所周知,圆偏振光比线偏振光传播得更深 [3]。根据散射单元大小,偏振会保留光学记忆 [4]。拉盖尔-高斯 (LG) 光束 [5] 是一种涡旋光束,它可以携带不同类型的偏振(线性、圆形、径向和方位角)以及以ℓ 值的轨道角动量 (OAM) 为特征的相位前沿。具有空间不均匀偏振分布的光束称为矢量光束。各种空间模式(例如径向)具有不可分离的圆偏振和 OAM 部分。偏振和空间模式的结合导致了经典纠缠——Forbes 团队 [6] 使用经典纠缠矢量光束在湍流介质中实现更好的成像。矢量光束的关键特性(例如径向和方位角)结合了偏振和空间模式,它们是不可分离的且相互纠缠。这些特性不仅是量子纠缠所独有的,也适用于经典局部纠缠的矢量光束[6-9]。此外,矢量光束的不可分离特性不仅在光学成像中而且在光通信中都具有重要意义,因为人们正在探索其偏振自由度和空间模式来编码信息[7,10]。此外,根据理论[11],ℓ值越高,透射率越高,穿透能力越好,因此光密度(OD)越低,观察到的散射越少。当光脉冲进入组织等高度散射的介质时,它会分解成三个主要成分:弹道光束、蛇形光束和漫射光束。弹道分量保留了光的原始属性,因为它在前向方向上相干散射,而扩散分量则变得随机并在介质中游走。蛇形分量在前向方向上略微散射,传播路径更短并保留初始信息[12]。本研究重点研究了 LG 矢量涡旋光束在弹道(z < l tr)和扩散(z > l tr)区域通过小鼠脑组织的传输,其中 z 是混浊介质的厚度,l tr 是传输平均自由程[13]。研究了不同厚度小鼠脑组织不同特殊位置的不同类型偏振,以证明经典纠缠在经典极限下以更高光子通量潜在地改善成像方面的作用。大脑是一种由树状结构的神经元和轴突组成的生物组织。神经元由蛋白质聚合物的整合网络组织,这些聚合物被认为是一种手性介质。这种手性介质将通过改变其偏振状态与光的电磁场相互作用;这种效应使大脑成为手性生物等离子体[14]。结构化矢量光有望通过与电偶极子、磁偶极子和