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由三种电子角动量构成的系统：光激发π-自由基亚铁氰化双酞菁铽单分子磁体中的J-S-L三重态
摘要： 我们研究了光激发中性双酞菁铽单分子磁体（Pc2Tb，其中Pc2?表示酞菁阴离子）中源自不同途径的三种电子角动量——自旋角动量、轨道角动量和总角动量的相互作用。通过对中性Pc2Tb配体侧最高占据分子轨道-最低未占据分子轨道电子跃迁进行变温变磁场磁圆二色性（MCD）测量，揭示了由具有自旋角动量S的π自由基、具有总角动量J的4f体系以及具有光诱导轨道角动量L的环状π共轭体系组成的量子系统本质。我们构建了一个新理论模型，其定量吻合MCD的温度和磁场依赖性。理论分析表明该系统存在八种可表示为|JzSzLz?=|±±±?的量子态（三个角动量均沿四重对称轴量子化），从而首次证实了三种角动量间磁相互作用的存在并定量确定了其强度。
关键词： 单分子磁体、电子角动量、量子态、磁圆二色性、磁相互作用
更新于2025-09-23 15:21:01
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Nd3+:LaF3晶体中Nd3+离子对协同（纠缠）量子态的光谱证据
摘要： 我们通过强共振四极-四极相互作用，在一对Nd3?离子中证明了纠缠的4I9/2(1)×4G5/2(1)量子态的存在。为此，我们在液氦温度下采用窄线宽（0.05 ?）可调谐脉冲染料激光激发1% Nd3?:LaF?晶体4I9/2(1)→4G5/2(1)跃迁，并以高光谱分辨率（0.1 ?）测量了不同光学中心（OCs）在Nd3? 4F3/2(1)→4I9/2(1)跃迁处的位点选择性近红外（NIR）荧光光谱；同时记录了4I9/2(1)→4G5/2(1)跃迁（0.05 ?）的NIR荧光激发光谱；通过改变激发与检测波长，我们测定了特定类型OCs的红外荧光动力学过程。结果显示4F3/2(1)→4I9/2(1)跃迁的荧光光谱存在30 cm?1范围内的非均匀展宽，表现为众多不同OCs的窄非均匀展宽谱线。通过分析4F3/2(1)亚稳态荧光动力学衰减时间，我们将每条谱线归属为不同的单中心、双中心、三中心或四中心光学构型。在1.6 K条件下，1%Nd3?:LaF?晶体中每种OCs都展现出其特有的4I9/2(1)→4G5/2(1)跃迁红外荧光激发光谱。其中一对中心谱线（频率17313.3 cm?1）呈现0.2 cm?1的精细分裂，其形态与分裂值可通过理论解释为：该谱线对应于相距约4.1 ?的短程Nd3?离子对所纠缠的4I9/2(1)×4G5/2(1)量子态激发。
关键词： 对，共振交换相互作用，氟化镧，非均匀分裂，钕离子，离子团簇，晶体，纠缠（协同）量子态
更新于2025-09-11 14:15:04
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非线性纳米光子学实现的单光子可调量子拍频
摘要： 我们通过在统一物理平台上共同开发用于量子态频域操控的核心非线性纳米光子技术，展示了单光子可调谐的量子拍频现象。利用非线性谐振腔中的自发四波混频产生非简并的量子关联光子对，随后在第二个非线性谐振腔中采用四波混频布拉格散射对每对光子中的一个进行频率偏移（且不改变光子统计特性）。通过精细调节施加的频率偏移量，当两光子入射至分束器时可实现可调谐的量子干涉，其振荡特征随光子频率差而变化。本工作彰显了非线性纳米光子器件作为光量子信息科学重要资源的潜力。
关键词： 四波混频布拉格散射、非线性纳米光子学、频域操控、量子干涉、量子态、量子拍频、单光子、光子量子信息科学、量子关联光子对、自发四波混频
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过中间态表示理论实现多光子添加高斯态的光学断层扫描
摘要： 量子态的光学层析图可作为其密度矩阵的替代方案，因为它包含了该态的全部信息。本文利用中间态|q,f,g〉（即坐标与动量算符fQ+gP的本征矢）的显式表达式，以及维格纳算符Δ(p,q)与纯态密度算符|q,f,g〉〈q,f,g|之间的拉东变换，计算了多光子添加相干态(MPACSs)、热态(MPATSs)和位移热态(MPADTSs)的具体层析图。这些态的解析层析图实际上是关于单变量埃尔米特多项式的有限求和表示。此外，数值结果表明：较大的光子添加数会导致这三种态呈现多峰层析分布，且MPACSs与MPADTSs的可测量层析图具有π周期性特征，而MPATSs则不具备。
关键词： 多光子添加高斯态、量子态、埃尔米特多项式、光学层析图
更新于2025-09-09 09:28:46
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通过线性与二次光力学实现非经典态的无条件制备
摘要： 储层工程能够在噪声环境中稳健且无条件地制备纯量子态。我们展示了一类机械振子的非经典态如何在腔体中实现稳定化——该腔体与机械位移及其平方呈参数耦合。通过红边带、腔共振频率和第二蓝边带三个频率的驱动信号，所稳定的态是有限声子数的（压缩且位移的）叠加态。这些态具有独特性质：能同时体现玻色系统的两种非经典性原型——通过调节驱动强度，实际上可实现从单声子态到薛定谔猫态的转变。该方案具有确定性，无需测量-反馈回路，且不要求振子初始化至基态。
关键词： 机械振荡器、量子态、库工程、非经典态、光力力学
更新于2025-09-09 09:28:46
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仅使用边际信息的自测试
摘要： 多体量子态的部分子态可能携带大量信息：在某些情况下，它们能唯一确定全局态。这一结果在层析信息（即完全表征的测量）中已有定论。我们通过展示一组可自检验纯三量子比特态的两体关联集，将其推广至设备无关框架。
关键词： 多体、关联、量子态、设备无关、自检验
更新于2025-09-09 09:28:46
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在制备与测量场景中的自测试量子态和测量
摘要： 自测试的目标是基于测量统计数据（即使用未经表征的测量设备）来表征一个先验未知的量子系统。本文我们为量子制备与测量实验开发了自测试方法，因此不一定依赖于纠缠和/或贝尔不等式的违反。我们提出了在假设希尔伯特空间维度有上限的情况下，对量子态和测量进行自测试的噪声鲁棒技术。我们详细讨论了量子比特的2→1随机访问码的情况，并为其提供了分析上最优的自测试。我们方法的简单性和噪声鲁棒性应使其能直接应用于实验。
关键词： 量子比特、随机存取码、制备与测量场景、量子态、自测试、测量
更新于2025-09-04 15:30:14
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从理论到实验的纠缠认证
摘要： 纠缠是量子技术的重要资源。量子系统存在多种纠缠形式，从两比特纠缠到高维纠缠或多体纠缠不等。因此，对应不同操作范式和数学技术的纠缠度量与分类方法也多种多样。然而对大多数量子系统而言，精确量化纠缠程度不仅极具挑战性，甚至往往难以实现。此外，复杂量子态的实验控制与测量也困难重重。当无法进行精确量化时，人们发展出多种实验检测与认证纠缠的方法。这些方法的适用性与性能强烈依赖于所涉量子态与测量的假设条件——简言之，即对量子系统的先验信息掌握程度。本综述将从理论与实验双重视角，探讨最常用的纠缠度量指标，并系统梳理当前最先进的检测与认证方法及其各自的理论基础假设。
关键词： 纠缠分类器，量子技术，纠缠度量，实验检测，量子态，认证方法，纠缠
更新于2025-09-04 15:30:14