时空结构光为光学和光子学开辟了新的途径。当前对光的时空操控主要依赖于仅相位设备(例如液晶空间光调制器)来产生具有独特光子特性的时空光场。然而,对于时空光的复杂场,同时操纵振幅和相位的能力仍然不足,这限制了可实现的光子特性的多样性和丰富性。在本文中,提出了一种简单而通用的时空全息方法,可以任意塑造时空光。通过生成基本和高阶时空贝塞尔波包、时空晶体状和准晶体状结构以及时空平顶波包,展示了这种简单而强大的方法的能力。完全可定制的时空波包将在研究时空场的动力学和超快时空脉冲与物质之间的相互作用、揭示以前隐藏的光物质相互作用以及解锁光子学和其他领域的突破方面得到更广泛的应用。
电子隧穿屏障所花的时间问题对于纳米间隙器件[1-6]来说越来越重要,例如纳米天线(其场发射发生在 50 纳米[7]到 8 纳米[8]的阳极-阴极(AK)间隙上(其中阳极-阴极渡越时间[9]在飞秒量级))和阿秒实验[10-12]。在对薄绝缘层隧穿效应进行后续研究中,Hartman[13]和更早的McColl[14]使用入射波包遇到矩形屏障的模型发现,金属-绝缘体-金属(MIM)薄膜的传输时间由大屏障宽度极限下的群延迟τg=¯h/√μ给出,其中μ是费米能级,是真空功函数:对于一般情况,当μ==1eV时,τg=0.65821fs,顺便说一下,它小于但与Büttiker和Landauer[15]的屏障宽度相关的半经典时间τsc=L/√2/m=1相当。对于 L = 1 nm,约为 6860 fs,但 Winful [16,17] 证明,τ g 是停留时间 τ d 和自干扰时间 τ i 之和,性质截然不同。我们使用时间相关维格纳分布函数 (WDF) 方法 [18] 研究了波包与屏障的相互作用,结果表明,矩形屏障(以及具有类似突变行为的其他屏障)具有一些特性,使得它们用于波包模拟存在问题,即使平面波和指数增长/衰减的 so-
摘要:作为量子信息处理和量子通信的重要元素,基于固态平台的高效量子存储器对于实际应用至关重要,但仍是一个挑战。本文提出了一种基于具有Rashba自旋轨道耦合(SOC)的量子点(QDs)实现单光子高效可控存储和路由的方案。我们表明QDs中的SOC可以为单光子传播提供灵活的电磁感应透明(EIT)结构,并且可以通过EIT实现单光子波包的存储、检索和路由。此外,我们证明了QDs中单光子波包的传播损耗可以通过弱微波场大大抑制,从而可以实现单光子的高效和高保真存储和路由。我们的研究为基于具有SOC的QDs的光子量子信息处理和传输的先进固态器件的设计开辟了一条新途径。
江苏科技大学自动化系,镇江 212000 * E-mail: zhipengfei@just.edu.cn 收稿日期: 2022年8月23日 / 接受日期: 2022年9月22日 / 发表日期: 2022年10月10日 本文基于频域分析了光电场输出功率波动特性,并提出了一种基于自适应小波包分频的光电功率分配方法,该方法合理分配了低频、中频和高频能量在不同储能元件之间的分布。结合超级电容器和锂电池的储能特性,设计了一种超级电容器和锂电池的协调控制策略,有效抑制了光伏功率波动对电网的影响。与光伏原有功率相比,本文提出的方法大大降低了光伏功率的波动,从而使最终并网功率区域平滑,从而使电网和储能组件稳定安全发展。最后通过某光电场实测数据的半实物仿真验证了该方法的有效性。关键词:混合储能;协调控制策略;自适应小波包分解1.引言
根据相对论,理想时钟的读数被解释为沿着它在时空中的经典轨迹所经过的固有时。相反,量子理论允许将许多同时的轨迹与一个量子钟关联起来,每个轨迹都有适当的权重。在这里,我们研究叠加原理如何影响简单时钟(一个衰减的两能级原子)观察到的引力时间膨胀。将这样的原子置于位置叠加中使我们能够分析量子贡献对自发辐射中经典时间膨胀的表现。特别地,我们表明,在引力场中分离波包的相干叠加中制备的原子的发射率不同于这些波包的经典混合中原子的发射率,这引起了量子引力时间膨胀效应。我们证明了这种非经典效应也表现为原子内部能量的分数频率偏移,该偏移在当前原子钟的分辨率范围内。此外,我们还展示了空间相干性对原子发射光谱的影响。
摘要 量子态转移是量子信息处理的关键操作。原始的投接协议依靠具有设计波包形状的飞行量子比特或单光子来实现确定性、快速和高保真度的传输。然而,这些协议忽略了两个重要因素,即传播过程中波包的扭曲以及由于时间相关控制导致的发射和再吸收过程中的非马尔可夫效应。在这里,我们解决了一般量子光学模型中的这两个难题,并提出了一种改进量子态转移协议的校正策略。在我们的理论描述中包括非马尔可夫效应,我们展示了如何导出控制脉冲,这些控制脉冲在波包上印上相位以补偿传播引起的失真。我们的理论结果得到了详细数值模拟的支持,表明合适的校正策略可以将状态转移保真度提高三个数量级。
相干电子位移是处理量子信息的一种传统策略,因为它能够将原子网络中的不同位置互连。处理的效率依赖于对机制的精确控制,而这种机制尚未建立。在这里,我们从理论上展示了一种新方法,即利用阿秒单周期脉冲,在比电子波包动态扭曲更快的时间尺度上驱动电子位移。这些脉冲的特征依赖于向电子传递巨大的动量,导致其沿单向路径位移。通过揭示编码量子叠加态的位移波包的时空性质,说明了这一场景。我们绘制出相关的相位信息,并从原点远距离检索它。此外,我们表明,将一系列这样的脉冲应用于离子链,能够以阿秒为单位控制电子波包在相邻位置之间来回相干运动的方向性。扩展到双电子自旋态证明了这些脉冲的多功能性。我们的研究结果为使用阿秒单周期脉冲对量子态进行高级控制建立了一条有希望的途径,为超快速处理量子信息和成像铺平了道路。
我们研究了超音速(> 1 GHz)声子波包对半导体超晶格中电子传输的影响。我们的量子力学模拟表明,通过超晶格传播的 GHz 皮秒变形应变脉冲序列可以产生频率比应变脉冲序列高几倍的电流振荡。计算出的电流脉冲的形状和极性与实验测量的电信号非常吻合。计算还解释并准确地再现了感应电流脉冲幅度随应变脉冲幅度和施加的偏置电压的变化。我们的研究结果为开发声驱动的半导体超晶格作为毫米和亚毫米电磁波源开辟了一条道路。
我们探索了轨道角动量(OAM)在第一个诞生近似中从扭曲的光束到原子电离的电子的过程。无论检测方案如何,都研究了弹出电子的特性。我们发现,当单个原子位于光子的传播轴上时,即将发出的电子具有OAM的确定投影,而电子波包的大小仅由光子的能量而不是其横向相干性长度决定。移动原子的位置会产生电子oAM的有限分散。我们还研究了一个更具实验性可行的场景(一个局部有限尺寸的原子目标),并开发了描述相干和不连贯的光电离心方案的代表性方法。
近年来,人们发现了由电子自旋自由度与新出现的几何和拓扑效应相互作用而产生的令人着迷的新型凝聚态现象。[1,2] 其中最突出的是贝里曲率 Ω 的概念,它源于电子波包穿过闭合环路时积累的几何相。[3,4] 在晶体固体中,这种贝里曲率可以解释为作用于运动电子的有效磁场,因此在霍尔输运实验中表现突出。[1] 例如,其积分在动量空间的量化,一种称为能带拓扑的现象,导致量化电荷和自旋霍尔效应。[5–8] 另一方面,磁性材料表现出丰富的实空间和动量空间贝里曲率表现。[9,10]