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浅析量子技术
来源: | 作者:topphotonics | 发布时间: 2022-08-10 | 18 次浏览 | 分享到:

20世纪90年代以来,美国、欧盟、日本等相继发展量子技术,至今为止量子三大领域——量子计算、量子通信、量子精密测量,中国全部位列第一梯队。中国量子研究突飞猛进的背后,是中国的“科研黄金时代”和“集中力量办大事”的体制优势。量子技术是事关人类未来的关键核心技术领域,逐步成为经济社会跨域发展的基石和动力。


量子技术,诸如量子计算和量子模拟之类的新兴技术,都是基于操纵和控制量子(原子,电子,光子等)的独特性质和行为(如对偶性,叠加和纠缠等)来实现的。


玻色-爱因斯坦凝聚(BEC) 



激光冷却是一种在1980年代后期开发的技术,它利用激光来冷却或捕获气体原子。激光冷却技术帮助在铷87蒸汽中实现了玻色-爱因斯坦凝聚。激光冷却和玻色-爱因斯坦凝聚使得我们可以观察研究单个原子或离子的量子力学行为。



量子成像                             


量子成像是一种利用光的量子特性,来实现高灵敏或特殊成像的成像技术。这些方法之一被称为“鬼影成像”,它通过检测相关的纠缠光子来获取纠缠图像。近年来,“鬼影成像”技术已经吸引了许多研究人员的关注。



中性原子和囚禁离子            


中性原子和囚禁离子,使用激光来冷却原子或离子,从而降低其运动速度。光学镊子用于捕获中性原子,而诸如Penning陷阱或Paul陷阱之类的陷阱,则利用电场产生限制离子的电势。通过将空间光相位调制器(LCOS-SLM)调制适当的相位模式,并与光学系统结合在一起,可以生成大量的束斑。在那些斑点位置捕获的中性原子可以以任何阵列配置排列。中性原子和捕获的离子可以配置为“叠加状态”,这意味着它们的状态使用“ 0”状态和“ 1”状态(也称为量子位)进行编码。使用高灵敏度摄像机可以监视囚禁离子和中性原子的位置。观察囚禁离子和中性原子是否产生荧光,表明量子位的状态。光子计数器(例如PMT)通常用于读取囚禁离子的量子位状态,而qCMOS相机用于读取中性原子的量子位状态。可以利用量子力学行为来实现诸如量子计算和量子模拟之类的应用。


氮空位(NV )                   


钻石是碳晶体。如果除去晶体中的碳原子并用氮原子替代,则会导致电子空位的产生,因此称为“氮空位”。氮空位(NV)中心具有对周围环境变化和量子态变化非常敏感的特性,并且该特性可用作传感。因此,具有NV中心的钻石被视为“量子传感器”,并作为下一代超灵敏传感器而引起了广泛关注。氮空位是量子计算和量子模拟的一种有吸引力的量子位形式,因为它具有在室温下运行的能力。

滨松一直致力于推动量子技术的发展,去年推出了qCMOS 相机,目前在性能上已经实现了两方面的突破:



#1


实现了"鱼与熊掌兼得",在保证了高帧速、高分辨率的同时也保持着高信噪比的优势


按照像素读出计算,ORCA-Quest的读出速度已经高出了EMCCD 1-2个数量级;而在信噪比上,即使在1个光子/像素的信号强度下,qCMOS的表现也已优于EMCCD。

读出噪声下降到0.27个电子,终于实现了"光子定量"(Photon number resolving)


用户可以直接读出每个像素中精确的光电子数目,从而定量获得像素所收集的光子数目。

20世纪90年代以来,美国、欧盟、日本等相继发展量子技术,至今为止量子三大领域——量子计算、量子通信、量子精密测量,中国全部位列第一梯队。中国量子研究突飞猛进的背后,是中国的“科研黄金时代”和“集中力量办大事”的体制优势。量子技术是事关人类未来的关键核心技术领域,逐步成为经济社会跨域发展的基石和动力。


量子技术,诸如量子计算和量子模拟之类的新兴技术,都是基于操纵和控制量子(原子,电子,光子等)的独特性质和行为(如对偶性,叠加和纠缠等)来实现的。



#2



同时,滨松推出了应用于量子领域的高性能空间光调制器。

滨松的X15213系列设备是反射型纯相位空间光调制器(SLM),基于硅基液晶(LCOS)技术,其中液晶(LC)由直接且精确的电压控制,并且可以调制光束。LCOS-SLM经过了精心设计以在多个方面提高光束的高利用率,包括反射率、孔径比和像素结构导致的衍射噪声等。X15213系列可以通过PC使用数字视频接口(DVI)进行控制,DVI是PC显示器的标准接口。控制器可有效补偿LCOS芯片中的失真,例如波前失真和LC的非线性响应。X15213系列可轻松实现PC控制,精确和线性的相位调制,还可以提供高衍射效率和高光利用率。


产品特点

  纯相位,线性和精确的相位控制

  高光利用率

  高衍射效率

  高功率处理能力

  易于使用(兼容DVI)

  反射型