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有关大规模硅基集成高维光量子芯片的工作
利用大规模集成硅基纳米光量子芯片技术,实现对高维度光量子纠缠体系的高精度和普适化量子调控和量子测量。 (图一)基于硅纳米光波导的大规模集成光量子芯片(可实现对高维量子纠缠体系的高精度、可编程、且任意通用量子操控和量子测量)       集成光学量子芯片技术,基于量子力学基本物理原理,使用半导体微纳加工工艺实现单片集成光波导量子器件(包括单光子源、量子操控和测量光路,以及单光子探测器等),可以实现对量子信息的载体单光子进行处理、计算、传输和存储等。集成光学量子芯片具有集成度高、稳定性高、性能好、体积小、制造成本低等诸多优点。因此,该技术被普遍认为是一种实现光量子信息应用的有效技术手段。      利用硅基纳米光波导技术实现的光量子芯片具有诸多独特优点,例如与传统微电子加工工艺兼容、可集成度高、非线性效用强、以及工作波长与光纤量子通信兼容等。然而,迄今为止光量子芯片的复杂度仅限于小规模的演示,如集成少数马赫-曾德干涉仪对光子态进行简单操控。因此,我们迫切需要扩大集成量子光路的复杂性和功能性,增强其量子信息处理技术的能力,从而推进量子信息技术的应用。       相干且精确地控制复杂量子器件和多维纠缠系统是量子信息科学和技术领域的一项难点。相对于目前普遍采用的二维体系量子技术,高维体系量子技术具有信息容量大、计算效率高、以及抗噪声性强等诸多优点。最近,多维度量子纠缠系统已分别在光子、超导、离子和量子点等物理体系中实现。利用光子的不同自由度,如轨道角动量模式、时域和频域模式等,可以有效编码和处理多维光量子态。然而,实现高保真度、可编程、及任意通用的高维度量子态操控和量子测量,依然面临很多困难和挑战。       针对上述问题,英国布里斯托尔大学、北京大学、丹麦技术大学、德国马普研究所、西班牙光学研究所和波兰科学院的科研人员密切合作,并取得了突破性进展。研究团队提出并实现了一种新型的多路径加载高维量子态方式,即每个光子以量子叠加态的形式同时存在于多条光波导路径,从而实现了一个高达15×15的高维量子纠缠系统。通过可控地激发16个参量四波混频单光子源阵列,可以制备具有任意复系数的高维度量子纠缠态。通过单片集成通用型线性光路,可对高维量子纠缠态进行任意操控和任意测量。因此,该多路径高维量子方案具有任意通用性。与此同时,团队充分利用集成光路的高稳定性和高可控性,实现了高保真度的高维量子纠缠态,如4、8和12维度纠缠态的量子态层析结果分别为96、87% 和 81%保真度,远超其他方式制备的高维量子纠缠态性能。       更重要的是,团队通过硅基纳米光子集成技术,实现了目前集成度最复杂的光量子芯片(图一所示),单片集成550多个光量子元器件,包括16个全同的参量四波混频单光子源阵列、93个光学移相器、122个光束分束器、256个波导交叉结构以及64个光栅耦合器,从而达到对高维量子纠缠体系的高精度、可编程、且任意通用量子操控和量子测量。       研究进一步利用该高维光量子芯片技术,验证高维度量子纠缠系统的强量子纠缠关联特性,包括普适化贝尔不等式和EPR导引不等式等,证明量子物理和经典物理定律的重要区别。例如,对4维度量子纠缠态,实验观察得到了2.867±0.014的贝尔参数,不仅成功违背经典物理定律61.9个标准差,而且超过普通二维纠缠体系的最大可到达值的2.8个标准差。研究还首次实现高维量子系统的贝尔自检测和量子随机放大等新功能,例如,对3维度最大纠缠态和部分纠缠态的自检测保真度约为76%,对14维以下纠缠态均实现了量子随机放大功能。
北京大学 2021-04-11
在片上微纳激光器精确集成领域的研究
北京大学“极端光学创新研究团队”发展了一种高精度的暗场光学成像定位技术(位置不确定度仅21 nm),并结合电子束套刻工艺,实现了片上量子点微盘激光器与银纳米线表面等离激元波导的精确、并行、无损集成。这种微盘-银纳米线复合结构同时具有介质激光器与表面等离激元波导的优势,因此不仅具有介质激光器的低阈值与窄线宽特性,而且具有表面等离激元波导的深亚波长场束缚特性。基于这种灵活、可控的制备方法,他们实现了片上微盘激光器与表面等离激元波导间多种形式的精确可控集成,包括切向集成、径向集成以及复杂集成,并且对量子点无任何加工损伤;进一步,通过同时集成多个片上微盘激光器与多个银纳米线表面等离激元波导,他们获得了多模、单色单模以及双色单模的深亚波长(0.008λ2)相干输出光源。这些高性能的深亚波长相干输出光源可以容易地耦合并分配至其它深亚波长表面等离激元光子器件和回路中。因此,这种灵活、可控的精确集成方法在高集成密度的光子-表面等离激元复合光子回路中具有重要应用,并且这种方法可以拓展到其它材料和其它功能的微纳光子器件集成中,为未来光子芯片的实现提供了一种可行的解决方案。  该工作于2018年5月发表在Advanced Materials上(Advanced Materials 2018, 30, 1706546),并以卷首插画(Frontispiece)的形式予以重点报道。文章的第一作者为北京大学物理学院博士研究生容科秀,陈建军研究员为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、人工微结构和介观物理国家重点实验室、量子物质科学协同创新中心和极端光学协同创新中心等的支持。 图1. 片上胶体量子点微盘激光器与银纳米线表面等离激元波导的精确、并行、无损集成。
北京大学 2021-04-11
过程工业系统的用能集成与 CO2 减排
过程工业工艺过程是能源利用高度密集和CO2排放的系统。由于工艺系统能源消费的密集性和复杂性,系统中工艺过程、换热网络和蒸汽动力系统的节能一直备受重视。随着人们对CO2减排问题认识的逐渐深入,针对过程工艺系统能量利用中CO2减排与控制的问题也日益显现。如何在提高能源利用效率的同时减少CO2的排放以及如何在提高能源利用效率的节能技术方案中进一步选优成为亟待解决的关键问题。 本项目将采用夹点技术和数学规划技术相结合的方法。夹点技术已成功地在世界范围内取得了显著的节能效果。采用这种技术对新设计而言,比传统方法可节能30-50%,节省投资10%左右;对旧系统改造而言,通常可节能20-35%,改造投资的回收年限一般只有0.5-3年。由于夹点技术能取得明显的节能和降低成本的效果。 本项目的目的在于为过程工业系统提供系统分析和优化集成的方案。对过程工艺系统的能量利用进行夹点分析,找出能量利用不合理的环节和原因;对各装置提出节能改造的初步方案;对公用工程系统进行分析,找出能量利用不合理的环节和原因;提出解决方案并进行调优;从而提出全能量系统优化和CO2排放最小的改造方案。
西安交通大学 2021-04-11
微型皮拉尼计与体硅器件集成加工的方法
本发明公开了一种微型皮拉尼计的制备方法及其与体硅器件集成加工的方法。集成加工的方法包括:在硅基片正面制备体硅器件所需的绝缘层及电路引线;在硅基片的背面或正面沉积一层绝缘隔热材料,刻蚀去除其四周部分得到绝缘隔热层;在绝缘隔热层上制备加热体和电极;在没有加热体的一面制备图形化的光刻胶掩膜;在有加热体的一面沉积金属膜;将金属膜粘贴在表面有氧化层的硅托片上;对有光刻胶掩膜的一面进行感应耦合等离子体干法刻蚀,刻穿硅基片;去除光刻胶掩膜和金属膜,得到集成结构。本发明能有效提高皮拉尼计的制备与其它工艺的兼容性,解决皮拉尼计与体硅器件集成封装工艺难度大,风险高,成本高且产量低的技术问题。
华中科技大学 2021-04-14
一种制备抗冻型植生生态混凝土的方法
本发明要解决的技术问题克服生态混凝土现有的缺陷,提供一种利用硅灰-微细短 纤维制备抗冻型植生生态混凝土的方法,成型后的生态混凝土具有连续连通型的结构孔 隙,抗压强度可达到10MPa以上,抗折强度为1.5~3MPa。满足其作为护堤、绿化工程的 强度需要。其有效孔隙率可达到25~35%左右,pH值可降低到10左右,适合植物生长以及 小型动物穴居。生态混凝土在慢冻环境下抵抗冻融循环可达到50次以上,其强度损失不 超过20%,抗冻效果良好。
青岛农业大学 2021-04-11
一种制备抗冻型植生生态混凝土的方法
本发明要解决的技术问题克服生态混凝土现有的缺陷,提供一种利用硅灰-微细短纤维制备抗冻型植生生态混凝土的方法,成型后的生态混凝土具有连续连通型的结构孔隙,抗压强度可达到10MPa以上,抗折强度为1.5~3MPa。满足其作为护堤、绿化工程的强度需要。其有效孔隙率可达到25~35%左右,pH值可降低到10左右,适合植物生长以及小型动物穴居。生态混凝土在慢冻环境下抵抗冻融循环可达到50次以上,其强度损失不超过20%,抗冻效果良好。
青岛农业大学 2021-05-07
一种抗微动损伤的骨内牙种植体
本发明公开了一种抗微动损伤的骨内牙种植体,由基桩、颈部和有外螺纹的体部构成,其中种植体的颈部的周面分为舌侧区、颊侧区、近中区、远中区四个区域;近中区、远中区表面涂覆有羟基磷灰石/四方氧化锆复合陶瓷涂层,舌侧区、颊侧区涂覆有羟基磷灰石涂层;体部的外螺纹的螺纹牙顶和螺纹牙底均为弧形。
四川大学 2021-04-10
一种抗应力松弛的高强度螺栓制造工艺
本发明涉及一种抗应力松弛的高强度螺栓制造工艺,属于民用技术领域。对传统的高强度螺栓制造工艺进行了优化和创新,通过组织强化和形变强化的复合强化作用,达到了提高和稳定螺栓强度,提高抗应力松弛性能的目的。本发明的有益效果是适应了机械行业,特别是汽车工业的发展,解决了长螺栓在淬火处理中变形的问题,以及进一步提高实际使用过程的抗松弛能力,并可进一步提高螺栓的强度级别到1300MPa级以上。
南京工程学院 2021-04-13
具有人工磁导体反射板的抗金属RFID标签天线
本实用新型公开了一种具有人工磁导体反射板的抗金属RFID标签天线。一般常用的RFID天线常采用偶极子结构,这类RFID天线使用在金属材质的物品上时,由于金属的反射相位为180°的特性,天线辐射的电磁波会被反射波消减,造成增益下降;并且由于天线与金属之间的近场耦合,天线阻抗会受到严重影响,造成能量效率下降。本实用新型针对标签天线应用在金属物品上的场合,使用弯折型偶极子标签天线,设计一种人工磁导体结构放置于天线背面作为天线的反射板,从而改变背向反射特性,增大天线增益,同时减弱金属对天线阻抗的影响,最终提高标签天线的阅读距离。
浙江大学 2021-04-13
一种制备抗冻型植生生态混凝土的方法
本发明属于生物工程技术领域且公开了一种制备抗冻型植生生态混凝土的方法,所述生态混凝土是由粗骨料1550‑1600重量份、水泥180‑210重量份、水63‑70重量份、硅灰45‑52重量份、微细短纤维40‑50重量份、聚羧酸盐高效减水剂2.0‑2.5份重量份、的物料经过搅拌、浇筑成型。成型后的生态混凝土具有连续连通型的结构孔隙,抗压强度可达到10MPa以上,抗折强度为1.5~3MPa。满足其作为护堤、绿化工程的强度需要。其有效孔隙率可达到25~35%左右,pH值可降低到10左右,适合植物生长以及小型动物穴居。生态混凝土在慢冻环境下抵抗冻融循环可达到50次以上,其强度损失不超过20%,抗冻效果良好。
青岛农业大学 2021-04-13
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