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        物理前沿

        2021-11-08 11:18:10
        科學(xué)中國(guó)人 2021年23期
        關(guān)鍵詞:研究

        室溫量子網(wǎng)絡(luò)研究

        上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院金賢敏團(tuán)隊(duì)和李家明院士合作,實(shí)驗(yàn)上首次基于室溫原子系綜實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立量子存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間的預(yù)報(bào)量子糾纏建立。相關(guān)成果發(fā)表于Optica。研究團(tuán)隊(duì)主要使用了兩項(xiàng)巧妙但是易于操控的設(shè)計(jì),分別是針對(duì)正交偏振干涉儀的鎖相設(shè)計(jì)和控溫精度極高的濾波腔設(shè)計(jì),它們?yōu)槌晒?shí)現(xiàn)室溫原子系綜的預(yù)報(bào)糾纏提供了有力的技術(shù)支持。最終,研究團(tuán)隊(duì)成功觀察到室溫存儲(chǔ)器間量子糾纏?;诜€(wěn)定的相位鎖定和強(qiáng)大的濾波能力,研究團(tuán)隊(duì)觀察到了高干涉對(duì)比度的量子干涉曲線,并成功地重構(gòu)出兩個(gè)獨(dú)立室溫原子系綜之間預(yù)報(bào)糾纏的密度矩陣,充分驗(yàn)證了這種糾纏的存在。

        文章封面圖:成功構(gòu)建兩個(gè)室溫原子系綜間的預(yù)報(bào)量子糾纏(圖片來(lái)源于上海交通大學(xué)新聞學(xué)術(shù)網(wǎng))

        文章配圖:室溫量子網(wǎng)絡(luò)解決方案的實(shí)驗(yàn)裝置模型圖(圖片來(lái)源于上海交通大學(xué)新聞學(xué)術(shù)網(wǎng))

        多功能鈍化實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、低開(kāi)路電壓損失的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池

        武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院方國(guó)家等人開(kāi)展了鈣鈦礦電池的合作研究。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Photonics。該研究通過(guò)采用丁胺分子對(duì)三維鈣鈦礦表面的處理,在三維鈣鈦礦表面形成了梯度能級(jí)分布的二維鈣鈦礦表面鈍化層;同時(shí)丁胺分子在熱動(dòng)力學(xué)的驅(qū)動(dòng)下自上而下擴(kuò)散,在鈣鈦礦薄膜內(nèi)的晶界處形成了二維/三維鈣鈦礦的本體異質(zhì)結(jié),從而有效降低了三維鈣鈦礦薄膜的面缺陷和體缺陷濃度。這種表面和體內(nèi)的協(xié)同鈍化策略有效地降低了不同帶隙寬度鈣鈦礦薄膜中的非輻射復(fù)合損失。同時(shí),由于二維鈣鈦礦具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性,基于這種方法制備的二維/三維鈣鈦礦電池,其穩(wěn)定性也得到了顯著提高。

        二維材料-鐵電混合系統(tǒng)光電探測(cè)

        西安交通大學(xué)電信學(xué)部電子學(xué)院任巍教授、牛剛特聘研究員團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外科研人員合作,報(bào)道了二維材料-鐵電薄膜混合系統(tǒng)光電探測(cè)應(yīng)用的新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于ACS NANO。文章回顧了二維材料和鐵電材料基礎(chǔ),并進(jìn)一步針對(duì)二維材料-鐵電材料混合系統(tǒng)的相互作用進(jìn)行研究與討論。對(duì)鐵電材料極化對(duì)二維材料的能帶調(diào)控、電特性和光電特性增強(qiáng)進(jìn)行了系統(tǒng)深入分析。對(duì)于器件工藝,特別是電極與溝道材料的接觸進(jìn)行了討論,并總結(jié)了提高光電探測(cè)器性能的常見(jiàn)工藝與方法。針對(duì)不同器件結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器進(jìn)行系統(tǒng)討論,對(duì)光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)、性能及突出特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié),并針對(duì)鐵電材料對(duì)二維材料在光電應(yīng)用中的調(diào)控作用進(jìn)行了分析。

        基于預(yù)啁啾管理放大技術(shù)的高增益高平均功率光纖激光器

        中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心常國(guó)慶研究員、魏志義研究員及西安電子科技大學(xué)王軍利教授等人,在棒狀光子晶體光纖中實(shí)現(xiàn)了高增益高平均功率的超短脈沖輸出。相關(guān)成果發(fā)表于Optics Letters。目前在超快光纖激光領(lǐng)域,驅(qū)動(dòng)激光一般由啁啾脈沖放大技術(shù)加額外的后置壓縮級(jí)來(lái)產(chǎn)生小于50 fs的脈沖寬度。這種方案的后置壓縮級(jí)一般采用復(fù)雜的充氣裝置,因此系統(tǒng)復(fù)雜度很高。該研究利用數(shù)十毫瓦的弱小信號(hào),僅通過(guò)結(jié)構(gòu)緊湊的一級(jí)放大器就獲得了平均功率大于100W、增益高達(dá)38dB的超短脈沖,優(yōu)化參數(shù)補(bǔ)償色散后脈沖寬度短至37fs。

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        浙江大學(xué)光電學(xué)院郭欣副教授和童利民教授與合作者發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)成單晶微納光纖的冰,在性能上與玻璃光纖相似,既能夠靈活彎曲,又可以低損耗傳輸光。相關(guān)成果發(fā)表于Science。研究團(tuán)隊(duì)在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,改進(jìn)了已有的電場(chǎng)誘導(dǎo)冰晶制備方法,成功生長(zhǎng)了直徑從800納米到10微米的高質(zhì)量冰單晶微納光纖。在冷凍電鏡下,驗(yàn)證了這些沿c軸生長(zhǎng)的冰單晶微納光纖具有很好的直徑均勻性和表面光滑度。研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)大應(yīng)變彎曲冰微納光纖,有可能為相變所需的高壓提供一種簡(jiǎn)單的解決方案。此外還發(fā)現(xiàn),該材料對(duì)光場(chǎng)的響應(yīng)特性取決于其組成元素、分子結(jié)構(gòu)及其排列方式。

        冰微納光纖導(dǎo)光示意圖(左圖)及光學(xué)顯微鏡下的寬帶光傳輸實(shí)驗(yàn)照片(右圖)(圖片來(lái)源于浙江大學(xué)網(wǎng)站)

        材料對(duì)光場(chǎng)的響應(yīng)特性取決于其組成元素、分子結(jié)構(gòu)及其排列方式。(圖片來(lái)源于浙江大學(xué)網(wǎng)站)

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        復(fù)旦大學(xué)物理系教授修發(fā)賢等人撰寫(xiě)了關(guān)于新型外爾電子回旋軌道的綜述。相關(guān)文章發(fā)表于Nature Reviews Physics。作者對(duì)外爾軌道的形成機(jī)制和物理特性等方面做了系統(tǒng)性的介紹,并從三維量子霍爾效應(yīng)和低散射概率特性兩個(gè)方面深入研究了外爾軌道在材料電學(xué)行為中的影響。外爾軌道在保證朗道能級(jí)不色散的條件下,引入了平行磁場(chǎng)的第三個(gè)維度無(wú)耗散運(yùn)動(dòng)。這個(gè)特殊物理過(guò)程使得量子霍爾回旋軌道突破了二維空間的限制,拓展到了更高維度。同時(shí),外爾軌道中的費(fèi)米弧由于其準(zhǔn)線性的電子結(jié)構(gòu),能有效抑制電子間的散射概率,在高電子態(tài)密度的情況下仍能具有很高的遷移率。

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