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等离子体近场表面附近少数原子荧光的二阶关联函数
摘要： 我们采用全量子力学方法研究了通过等离激元耦合的少数两能级原子系统的二阶关联函数。运用量子回归理论，我们建立了一个新模型，可全面探究光子聚束与反聚束效应与原子、场及周围介质相互作用的依赖关系。针对多个原子系统采用Dicke基矢，我们证明Dicke态可通过等离激元和超材料表面附近的多种弛豫过程发生耦合，从而使二阶关联函数呈现出与超辐射和亚辐射跃迁相关的多种特征时间尺度——这些预测均可通过实验观测验证。
关键词： 量子相干性、纳米粒子、量子关联、G2
更新于2025-09-19 17:13:59
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极端色散等离子体介质中的量子相干性保持
摘要： 量子等离子体学实验多次观测到离散等离子体的量子相干性，这些等离子体展现出惊人的量子干涉可见度保持能力——对于传播过程中光与物质高度混合且欧姆损耗显著的系统而言，这一特性看似令人惊讶。然而迄今为止多数实验采用的都是弱局域化等离子体，其光-物质杂化程度有限，因而相干退化潜力较低。本文通过实验研究等离子体系统中相干保持的鲁棒性：我们基于孔阵列芯片构建实验装置，该芯片支持近表面等离子体频率的等离子体激元，其等离子体色散与局域化效应较以往实验显著增强，使等离子体更易受退相干过程影响。但实验结果表明，即便在这种极端条件下量子相干性仍得以保持。我们利用I型自发参量下转换产生偏振纠缠光子对，将其中一个光子通过数值设计的等离子体孔阵列传输（该阵列能将入射单光子高效转换为高色散单表面等离极化激元）。结果显示，经过等离子体通道后光子纠缠质量未受高色散等离子体元件的影响。本研究为金中高色散等离子体的纯退相位时间设定了不低于100飞秒的下限，并证明即使在高色散状态下表面等离极化激元仍能保持量子力学关联，这使得利用极端光局域化的强大特性实现集成量子光子学成为可能。
关键词： 量子纠缠，量子等离子体激元学，量子相干性，表面等离极化激元，退相干
更新于2025-09-12 10:27:22
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在非孤立系统中观测量子相干性的微妙之处
摘要： 明确且低成本地识别非经典性是物理学中一个长期存在的未解难题。不随时间演化的无信号协议作为宏观实在性的实验检验方法被开发出来，该协议通过将量子态与其完全退相位对应态进行比较，可作为孤立量子系统中量子相干性的判据。我们证明它能为某种资源理论中的相干性单调量提供下限。随后我们将该协议推广至目标系统与环境耦合的情形。根据推广方式的不同，所得判据要么仅报告系统本身的相干性，要么报告系统相干性与以下情况之一（或两者兼具）的析取关系：(i) 存在非经典性的系统-环境关联；(ii) 环境中存在不可忽略的动力学过程。这些是非孤立系统中玻恩近似失效的不同模式。
关键词： 无信号时间协议、宏观实在性、量子相干性、玻恩近似、非经典性
更新于2025-09-10 09:29:36
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量子相干性的非渐近辅助提纯
摘要： 我们刻画了在仅能获取有限份给定态副本的情况下，不同自由操作集合下环境辅助量子相干蒸馏的操作任务。首先精确计算单次辅助可蒸馏相干量，并基于平滑熵量引入其半定规划上界。证明该上界对二维和三维系统均严格成立，由此获得单次蒸馏率的可计算表达式，建立任意有限副本数下辅助蒸馏最佳可实现保真度的解析表达式，并完整解决量子比特与量子三重态系统的渐近零误差辅助蒸馏问题。研究表明：在相干资源理论中，所有相关自由操作集合在单次辅助相干蒸馏任务中具有完全相同的效能，同时解决了关于三维系统中辅助相干可加性的猜想。
关键词： 量子相干性、蒸馏保真度、辅助蒸馏、半定规划、单次速率
更新于2025-09-10 09:29:36
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与相干性和纠缠负性相关的类三角不等式
摘要： 量子相干性和纠缠是量子力学中的两个关键特征，在量子信息处理和量子计算中发挥着重要作用。我们为任意n个纯态的凸组合所构成的量子态ρ，给出了其l1范数相干度量满足的一个广义类三角不等式。此外，我们还针对任意二秩态提出了凸包扩展负性的类三角不等式，从而对Dai等人（《物理评论A》96卷：062308，2017年）提出的猜想给出了肯定性解答。通过具体实例展示了这些类三角不等式所表征的关系。
关键词： 凸屋顶扩展负性，类三角不等式，量子相干性
更新于2025-09-10 09:29:36
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通过长时间相干性提高频率估计的精度
摘要： 在过去几年中，为以最精确的方式确定未知参数值并考虑噪声影响，研究者们提出了多种估计策略。这些策略通常依赖于传感探针间的量子纠缠，在探针数量趋于无穷的渐近极限下被证明是最优的——前提是测量时间尺度不断缩短。本文提出一种不同的频率估计方法：通过合理设计环境，在长时间极限下利用每个传感粒子态中的量子相干性。借助常用主方程，我们证明该策略在有限探针数量时能超越基于纠缠的策略所能达到的精度。我们还讨论了该方案在以囚禁离子作为量子传感器的实际装置中的可能实现方式。
关键词： 量子相干性、频率估计、囚禁离子、量子计量学
更新于2025-09-09 09:28:46
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量子相干性与叠加态引发的纠缠激活
摘要： 量子纠缠与相干性是源自量子力学叠加原理的两大自然基本特性。虽然在量子理论早期被视为令人费解的现象，但直到最近，纠缠与相干性才被公认为新兴量子技术（包括量子计量学、量子通信和量子计算）的重要资源。本研究探讨了相干性与纠缠相互转化的局限性。我们证明了一个基本的不可能性定理：一般叠加态资源理论不允许实现纠缠激活。通过将量子受控非门构建为自由操作，我们在更受限的量子相干性框架内实验验证了这种激活的可能性?；谙喔衫砺鄣淖钚鲁晒?，我们进一步证明迹范数纠缠并非强纠缠单调量。
关键词： 量子技术、纠缠激活、量子纠缠、量子相干性、迹范数纠缠、不可能定理、叠加原理
更新于2025-09-09 09:28:46
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量子马尔可夫过程的相干性与非经典性
摘要： 尽管量子相干性是量子力学的基本特征，但某一现象的量子描述中存在相干性，并不排除用纯经典术语对该现象给出替代描述的可能性。本文给出了明确标准，用以判定量子相干性何时以及在何种程度上等同于非经典性。我们证明：当且仅当动力学过程产生相干性并将其转化为布居数时，由非简并可观测量重复测量获得的马尔可夫多时统计量才无法追溯至经典统计量。此外，通过简单示例表明，若统计量具有非马尔可夫特性，这种量子相干性与非经典性之间的关联通常不存在。
关键词： 非经典性、量子马尔可夫性、多时统计量、量子相干性
更新于2025-09-09 09:28:46
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马赫-曾德尔型萨尼亚克干涉仪中的旋转光子曳引效应
摘要： 我们理论研究了采用四能级N型原子介质的Mach-Zehnder型萨格纳克干涉仪中的旋转光子拖曳效应。在高强度控制场条件下，吸收谱和色散谱中均观察到单光脉冲分裂为双脉冲的现象。通过改变探测场失谐量Δp，我们考察了群折射率、相对论速度及旋转光子拖曳随其变化的规律。当探测场失谐量分别取0γ、0.5γ和1.5γ时，顺时针与逆时针传播的两束光分别实现了±2、±3、±4和±6微弧度的旋转角度。该研究成果在传感技术、光纤通信技术以及完美透镜制备等领域具有重要应用前景。
关键词： 旋转光子牵引、光传播、偏振、量子相干性、干涉测量、电磁感应透明
更新于2025-09-04 15:30:14