关键词： 量子光源   非线性光学效应   微棒腔   周期极化铌酸锂波导   钽酸锂微环腔  

摘要： 量子信息科技是融合量子力学与信息科学的交叉领域,通过量子叠加、纠缠等特性突破传统信息技术的物理极限,形成了以量子计算、量子通信和量子精密测量为核心的技术体系。量子光源作为其中的关键器件,其性能好坏直接决定了量子信息技术的发展。基于现阶段不同量子信息技术对量子光源的技术指标要求,本文聚焦于三种非线性光学材料平台——二氧化硅微棒腔、周期极化铌酸锂波导与钽酸锂微环谐振腔,系统研究了其量子光源的制备方法、性能表征及量子关联特性,旨在解决窄带光子生成、宽带光谱纠缠光源调控及新型集成化光源开发等关键问题。具体研究内容如下: 分析了微棒腔的主要参数,基于二氧化碳激光刻蚀工艺对石英棒进行打磨、抛光、融刻和退火,得到自由光谱范围为22 GHz,Q值为的微棒腔,并对微棒腔进行封装。其次以高Q值的微棒腔作为非线性介质,基于自发四波混频过程,实现窄带光子对的产生,光子对的相干时间达到83 ns(2.7 MHz),同时实验测试了光子对的关联特性。 以770 nm的连续光泵浦周期极化铌酸锂波导,通过自发参量下转换过程,在通信波段生成了半高全宽为64 nm的宽带光谱纠缠光子对,并利用滤波器筛选出八对ITU信道的光子对,系统分析了关联光子对的主要参数。进一步通过Franson干涉实验表征其能量-时间纠缠特性,信道C44和C48的双光子干涉可见度超过99%,实现了高质量纠缠光子对的生成。 对钽酸锂微环腔的制备工艺进行了介绍,搭建了集成光子芯片耦合平台,以钽酸锂微环谐振腔作为非线性介质,基于自发四波混频过程,测试了其关联特性,在泵浦功率为0.92 m W时,符合-偶然符合计数比最高可达65,验证了其作为片上量子光源的可行性。

关键词： 量子材料   新兴量子技术   态势分析   研究热点   LDA  

摘要： [目的/意义]通过分析量子信息相关量子材料领域的研究态势,为该领域的研究和管理决策提供信息支撑。[方法/过程]以Web of Science科学引文索引数据库为数据来源,综合运用文献计量学、LDA主题模型以及共现网络分析法等多种研究方法,对量子信息科技中量子材料研究发展趋势、竞争态势、重点研究主题等进行深入分析。[结果/结论]量子信息科技中量子材料研究处于快速发展阶段,相关研究数量呈稳步上涨的趋势,新的研究高峰可能尚未形成;美国、中国、德国、日本是该领域的主要研究国家;研究机构分布较为分散,高校占比最多近年来例如方向;从研究主题来看,目前主要集中在超导等主流材料、二维材料等新兴材料、以及底层关键量子技术等方向;近年来我国发展迅速,但研究积累较美国薄弱,超导材料、量子点、拓扑量子材料、金刚石、硅材料等较美国还有一定差距;我国优势机构当持续发挥技术应用方面的引领作用,加速量子信息产业发展底层关键材料和关键基础技术研发。

关键词： 量子精密测量   铁磁材料   表面无损检测  

摘要： 量子科技在保障信息安全、提高运算速度、提升测量精度等方面突破了传统技术的瓶颈,成为信息、能源和材料等重大技术领域创新的源泉。本文中的量子精密测量技术基于国产研发的高精度扫描金刚石探针技术,能够实现高空间分辨率、高灵敏度的磁性成像,可以对特种设备广泛使用的铁磁材料表面缺陷进行精密测量。通过基于金刚石中氮-空位(NV)色心制备的高灵敏度量子传感器,可以完成A1试片表面裂纹的检测实验,实现对铁磁材料表面15μm深度缺陷的识别和检测。该技术提升了表面无损检测技术的检测精度,同时具有可建立信号图像、可读取可定量分析等优势,该技术研究必将更好地保障我国特种设备的安全,促进我国社会和经济的发展。

关键词： 紫磷烯   应变调控   量子输运   第一性原理  

摘要： 本文研究了应变调控对紫磷烯量子输运特性的影响。基于对紫磷烯在柔性电子器件领域的研究背景和应用前景的阐述,采用第一性原理计算方法,系统地研究了紫磷烯的应变调控机理。通过建立不同应变条件下的电子输运模型,重点分析了应变对能带结构、电子密度和态密度的影响规律,进而验证了紫磷烯在不同方向应变下表现出的显著的各向异性特征。研究为紫磷烯在柔性电子和传感器领域的应用提供了理论基础,证实了应变工程在调控紫磷烯电学性能方面的重要作用。

关键词： 氢同位素分离   量子筛效应   微孔材料   金属有机框架  

摘要： 由于氢同位素相似的物理、化学性质,使分离高纯度的氢同位素成为现代分离技术的重大难题之一。实现高纯度氢同位素分离可为未来热核聚变反应堆提供大量的燃料,有望彻底解决能源危机。氘在中子慢化剂、同位素标记、核磁共振氢谱分析、制药等方面也有重要应用价值。但是目前工业化分离氢同位素的方法:低温精馏、Girdler硫化法均存在分离因子低、能耗高的问题,近年来研究人员发现微孔材料的量子筛效应在低温下可被用来分离氢同位素,并对其展开了计算和实验研究。本文介绍了微孔材料分离氢同位素的量子筛(QS)效应,包括动力学量子筛(KQS)效应与化学亲和量子筛(CAQS)效应,综述了部分金属有机框架(MOFs)作为分离氢同位素微孔材料的计算和实验结果。研究证明MOFs材料在低温分离氢同位素上具有较高的选择性。

关键词： 复合材料   二硫化钼量子点   光电析氢  

摘要： 基于水热法合成二硫化钼量子点,再合成二硫化钼量子点和吡啶复合物。采用荧光分光光度计等手段表征合成材料的微观形貌和结构表征。通过电化学工作站线性扫描伏安法测试材料的析氢性能。实验结果表明MoS_(2)QDs表面与吡啶进行复合的方式,通过实验条件优化得出该检测体系中,最优复合比例为10:1。MoS_(2)QDs/py具有较高的光电流响应,其光电流密度是MoS_(2)QDs的3.8倍,能有效提高光电析氢效率,是一种非常有前景的清洁能源策略。

关键词： organic light-emitting diodes   thermally activated delayed fluorescence   boron-containing acceptor  

摘要： Two new thermally activated delayed fluorescence(TADF)molecules,13-(2,12-di-tert-butyl-5,9-dioxa-13bboranaphtho[3,2,1-de]anthracen-7-yl)-5,5-dimethyl-5,13-dihydrobenzo[4,5]thieno[3,2-c]acridine(BOBT)and 13-(4-(dimesitylboranyl)-3,5-dimethylphenyl)-5,5-dimethyl-5,13-dihydrobenzo[4,5]thieno[3,2-c]acridine(BPBT),are constructed via connecting the 5,5-dimethyl-5,13-dihydrobenzo[4,5]thieno[3,2-c]acridine(BTDMAC)donor(D)with triarylboron or oxygen-bridged cyclized boron acceptors(A),*** comparison with the photoluminescence quantum yield(PLQY)of 84%for BPBT,BOBT shows a higher PLQY of 100%,due to the multi-resonance effect of the boron-oxygen *** addition,the D-A-type molecular structural characteristic endows the boron-containing BOBT emitter with a fast reverse intersystem crossing rate on the order of 106 s^(-1).The sky-blue organic light-emitting diode(OLED)employing the BOBT emitter achieves state-of-the-art device performances with a high external quantum efficiency of 32.6%.

关键词： 机器学习   光电子能谱   同步辐射   量子材料  

摘要： 光电子能谱是一项在物质科学中被广泛应用的表征技术.尤其是角分辨光电子能谱(ARPES),可以直接给出材料体系内电子的能量-动量色散关系和费米面结构,是研究多体相互作用和关联量子材料的利器.随着先进ARPES如时间分辨ARPES,Nano-ARPES等技术的不断发展,以及同步辐射装置的更新换代,将会产生越来越多的高通量实验数据.因此,探索准确、高效、同时能挖掘深层物理信息的数据处理方法变得愈发迫切.由于机器学习天然具有的自动化处理复杂高维数据能力,推动了包括ARPES在内的诸多领域的变革和技术创新.本文综述了机器学习在光电子能谱中的应用,包括对光谱数据进行降噪、进行电子结构分析、化学组成分析、以及结合理论计算获得的电子结构信息进行光谱预测.进一步,展望了更多机器学习算法在光电子能谱中的应用,最终有望形成更加自动化的数据采集、预处理系统以及数据分析的工作流,推动光电子能谱技术的发展,从而推进量子材料和凝聚态物理前沿研究.

关键词： 黑磷量子点   氧化石墨烯   低温光催化   N-rGO/BPQDs复合材料   锂离子电池  

摘要： 纳米黑磷/石墨烯复合材料在锂离子电池领域具有很好的应用前景,但以纳米黑磷为原料制备纳米黑磷/石墨烯复合材料的过程中往往伴随纳米黑磷的氧化,一定程度上影响了制得的纳米黑磷/石墨烯复合材料性能。本研究以纳米黑磷为磷源,价廉易得的氧化石墨烯为碳源,在氨气气氛下,采用低温光催化法制得了氮掺杂石墨烯/黑磷量子点(N-rGO/BPQDs)复合材料,FTIR、Raman、XPS、SEM等表征结果表明采用上述方法制备的纳米黑磷基材料中纳米黑磷的氧化程度低。恒流充放电测试结果表明N-rGO/BPQDs复合材料在0.1A/g电流密度下的初始可逆比容量为620mA·h/g,循环100次后仍保持450mA·h/g的可逆比容量,高于石墨负极材料的理论比容量(372mA·h/g)。

关键词： 博士学位   实验物理学   牛津大学   剑桥大学   曼彻斯特大学   量子技术   量子革命   二维材料  

摘要： 每年英国物理学会(IOP)都会颁发Henry Moseley奖章,以表彰“在实验物理学领域做出卓越贡献”的早期职业研究者。2023年,由于在理解半导体及二维材料光物理方面做出的工作,Hannah Stern荣获了这一奖项。她于2017年在剑桥大学获得博士学位,并继续作为研究人员开展深入研究。随后,她在曼彻斯特大学短暂任教,并于今年9月加入牛津大学担任副教授。Stern领导的团队致力于为量子技术发展新平台,尤其关注可光学调控量子态的材料体系。