数字激光器的轨道角动量梳状模式需求 研究背景与意义 随着信息技术的日新月异，对高容量数据传输提出了愈加严苛的要求。光的轨道角动量(OAM)因其内在的无限维度，被认为是具备巨大潜力的信息载体，至关重要的是要实现可按需生成任意OAM光谱，尤其是像频率梳那样的OAM梳状模式。然而，当前技术下，实现在源头即能够自由切换的数字式OAM梳状激光器还面临挑战，尤其是实现在实时调控的可切换多OAM模式至关重要，且需求逐步升温。本研究正致力于开发能够在源头便捷而动态切换的数字式OAM梳状激光器，同时期望进一步推动高维技术的发展，特别是在高维OAM模式的基础研究与应用中寻找更多机会。 论文来源 本次研究由南京大学的国家固态微结构实验室和物理学院的任志成、樊丽、郑子默、刘志峰、楼艳超、黄双银、陈超、李永男、涂诚厚...

科研报道：合成磁场在偏振光子的电控工程 学术背景及研究目的 近年来，合成规理论（synthetic gauge theory）在非磁性光子系统中已经展现了其在控制光传播及其状态演化方面的潜力。然而，此前通过不同机制生成的合成磁场在控制光子偏振方面均未能取得明显成效。此外，以往报道的磁场通常是在固定几何配置下合成，难以实现调控。因此，对于光子的工程合成磁场仍然是一个充满挑战的课题。本文提出了一个普遍的自旋1/2理论框架，并在工程化的各向异性介质中合成了用于控制不同偏振光子的磁化向量。 论文来源 本文由Guohua Liu，Zepei Zeng，Haolin Lin，Yanwen Hu，Zhen Li，Zhenqiang Chen和Shenhe Fu等人撰写，所属机构包括Jinan Univer...

长基线量子传感器网络作为暗物质光子探测仪 学术背景 超轻暗光子（dark photons）作为暗物质的重要候选者之一，得到了广泛的理论和实验关注。根据动能混合机制（kinetic mixing mechanism），当暗光子与标准模型光子耦合时，会产生相干的电磁波，并且这种波应在暗光子的德布罗意波长范围内具有空间相关性。然而，尽管过去八十年来天体物理方面提供了丰富的暗物质存在证据，但其与标准模型粒子和场之间的非引力相互作用的直接探测仍未取得突破。为了应对这一挑战，提出了许多理论，其中一些理论预言了新的基础粒子的存在，如轴子（axions）和暗光子。 来源 这篇论文名为《Long-baseline quantum sensor network as dark matter haloscope》...

用于脑磁图传感器阵列的四通道光泵磁力计 研究背景 光抽运磁力仪（Optically Pumped Magnetometer，简称OPM）在自旋交换弛豫自由（SERF）状态下是极为灵敏的磁场传感器，灵敏度能低至0.16 ft/√Hz和0.54 ft/√Hz。OPM基于自旋极化原子与磁场的相互作用，通过光抽运将泵光束的角动量转移到原子（典型情况下是碱金属蒸气），使其自旋极化。自旋极化通过拉莫尔进动与磁场相互作用，通过光学探测自旋极化在探测束传播方向上的投影，可以确定外部磁场。在高原子密度及近零磁场的SERF状态下，由于自旋交换碰撞引起的极化弛豫被强烈抑制，OPM的灵敏度可以显著提升。 近年来，OPM在生物磁学中的应用逐渐受到关注，特别是对人类大脑磁场的测量（脑磁图，Magnetoencephal...

背景介绍 近年来，研究者们对Mott绝缘体中的电子-空穴晶体产生了浓厚的兴趣。这类晶体能够实现量子激发态，具备承载反流超流性和拓扑序的潜力，并且具有长程量子纠缠的特性。然而，对于Mott绝缘体中电子和空穴晶体共存的实验证据尚未充分展现。在通常条件下，强电子-电子相互作用会驱动新晶体序的形成，引发Wigner晶体或者掺杂Mott绝缘体中的电荷有序现象。该类型的电子晶体是一个表现出多度量自由度的强量子涨落的多体系统，这已被用于量子模拟中。 来源介绍 该研究论文由多个研究机构的研究人员共同撰写，包括新加坡国立大学功能智能材料研究所、化学系、高级二维材料中心，北大深圳研究生院高级材料学院，俄罗斯莫斯科物理技术学院光子与二维材料中心等。具体的作者包括Zhizhan Qiu、Yixuan Han、Kei...

非热声子动力学与激发子凝聚态的表面敏感电子衍射探测 背景介绍 激子和声子之间的相互作用决定了光激发材料中的能量流动，并控制了相关相的出现。随着材料科学的发展，探测三维结构动力学的电子或X射线脉冲技术可以揭示电子-声子相互作用的强度、强耦合模式的衰减通道及三维有序的演变。然而，二维材料和功能异质结构的固有各向异性及其对远平面声子极化的访问需求，激发了对新技术的需求。 研究来源 本文由Felix Kurtz、Tim N. Dauwe、Sergey V. Yalunin、Gero Storeck、Jan Gerrit Horstmann、Hannes Böckmann和Claus Ropers等人撰写，来自Max Planck Institute for Multidisciplinary Sci...

用于常温下六方氮化硼中量子相干自旋的研究报道 引言 量子网络和传感器的实现，需要固态自旋-光子接口（spin-photon interface）具备单光子产生能力和长寿命的自旋相干性，并能在可扩展的设备中集成，理想情况下，这些设备应在常温环境下操作。然而，尽管在多个候选系统中取得了快速进展，但能够在室温下保持量子相干单自旋的系统仍然非常罕见。这项研究旨在填补这一研究空白，探讨在层状范德华材料——六方氮化硼（hBN）中，实现常温环境下量子相干控制的可行性。 论文来源 这篇论文题为“A quantum coherent spin in hexagonal boron nitride at ambient conditions”，由Hannah L. Stern等人撰写，研究机构包括Cavendi...

德国重洞自旋量子比特的最佳工作点及其高各向异性噪声灵敏度 背景与动机 量子计算机（quantum computer）的发展在解决复杂问题上前景非常广阔。然而，构建一个容错的量子计算机需要集成大量具有高度相干性的量子比特（qubit）。自旋量子比特，特别是基于德国锗（Germanium, Ge）量子阱中的孔量子比特，因其具有低噪声环境、高效控制和制造难度低等优点，逐渐受到重视。然而，在操控这些量子比特的过程中，经常会遇到由电场引起的g-张量（g-tensor）各向异性引发的去相干和操控难题。 值得注意的是，重洞（heavy hole）在这些自旋量子比特中的作用显得尤为重要。重洞自旋量子比特不仅具有快速和高保真度的操作，还能够通过电场实现快速可扩展的量子比特控制。然而，驱动量子比特和退相干机制的...

可编程拓扑光子芯片的研究进展 研究背景 近年来，拓扑绝缘体（Topological Insulators, TI）在物理学界引起了极大的关注，其丰富的物理机制和拓扑边界模式的潜在应用使得这一领域迅速发展。自量子霍尔效应（Quantum Hall Effect）的发现以来，拓扑相（Topological Phase）的研究经历了巨大的进步，涉及到维度性、对称性、非厄米性以及缺陷等多方面的内容。当拓扑学与光子学相遇时，拓扑光子学领域迅速崛起，成为一个独立的研究方向，革命性地推动了光学科学和技术的发展。拓扑光子学系统提供了噪声小、晶格几何约束少、光学材料多样性大、光学设备可控性高以及广泛适用的非线性光学效应等诸多优势。 研究问题 尽管拓扑光子设备展现了大量的拓扑现象及其实用性的潜在应用，例如拓扑光...

该研究提出了一种在线学习方法,用于高效构建能够准确模拟复杂系统的代理模型。该方法主要包括三个关键组成部分: 采样策略,用于生成新的训练和测试数据; 学习策略,用于根据训练数据生成候选代理模型; 验证指标,用于评估候选代理模型在测试数据上的有效性。 文中作者使用径向基函数(RBF)插值作为代理模型的响应面。该在线方法旨在确保代理模型包含响应面的所有局部极值点(包括端点),并采用连续验证和更新机制,当代理模型的性能低于有效性阈值时会重新训练。 作者的主要创新点是: 提出了一种优化器驱动的采样策略,可以确保训练数据包含响应面的所有局部极值点,从而保证了长期代理模型的有效性。 设计了一种自动化的在线学习工作流程,包括显式的验证和更新机制,以生成对未来所有数据都有效的代理模型。 研究过程: a) 验证...