散粒噪声

摘要： 量子精密测量是利用磁、光与原子的相互作用,打破传统方法中的散粒噪声限制,利用量子资源和效应实现超越经典方法的测量精度,达到海森堡精度极限.2019年代表精密测量最高水平的7个基本物理量的计量基准已经全部实现量子化.《中国科学:物理学力学天文学》特别组织“量子精密测量专题”,邀请了国内外活跃在量子精密测量领域的科研工作者撰写了8篇相关论文,其中7篇为综述论文,1篇为研究论文,反映了国内外关于量子精密测量相关研究的现状以及最新研究进展.

摘要： 目标探测率是衡量光电探测系统探测能力的重要指标,图像噪声是影响目标探测率的重要因素.在散粒噪声影响下,对图像信噪比、目标大小和目标对比度三个因素如何影响目标的探测率进行了仿真.分析了光电传感器的主要噪声组成和形成机理,建立了散粒噪声情况下的信噪比模型,并基于散粒噪声模型在Matlab中仿真生成了图像信噪比、目标大小和目标对比度三个因素变化下的退化图像.仿真结果表明:信噪比、目标大小和目标对比度的增大会有利于提高目标探测率.散粒噪声下,目标对比度大于0.1时,即使1×1的目标在信噪比很低的情况下仍然能辨识;目标大小大于9×9后,增加目标的大小,对识别率影响已经不明显.这为衡量光电探测系统的探测性能及设计光电探测系统提供了借鉴.

摘要： 随着金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的尺寸进入到纳米量级,器件的噪声机理逐渐开始转变.传统的热噪声与漏源电流模型精度出现下降,散粒噪声成为器件噪声不可忽略的因素.本文通过求解能量平衡方程,推导了短沟道MOSFET器件的沟道电子温度和电子速度表达式,由此建立了漏源电流模型;基于漏源电流模型建立了适用于40 nm以下器件的散粒噪声模型和热噪声模型.研究了n型金属-氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)器件在不同偏置电压下,器件尺寸对散粒噪声抑制因子和噪声机理的影响.研究表明:已有的热噪声模型与散粒噪声模型的精度随着器件尺寸的减小而下降,导致相应的散粒噪声抑制因子被高估.当NMOSFET器件的尺寸减小到10 nm时,器件的噪声需由热噪声与受抑制的散粒噪声共同表征.本文建立的短沟道器件散粒噪声模型可应用于纳米尺寸NMOSFET器件噪声性能的分析与建模.

摘要： 近日,中国科学技术大学的潘建伟、陆朝阳等与国外学者合作,在同时具备高纯度、高不可分辨、高效率的单光子源器件上观察到强度压缩,为基于单光子源的量子精密测量奠定了基础。单光子源是光量子信息技术中的关键器件,也是量子精密测量的重要资源。量子精密测量中的一个重要方向是减少探测有限粒子而引起的统计涨落——散粒噪声。压缩态是压制散粒噪声的另一量子资源。其中,有一类压缩态被称为强度压缩,可以将光子数抖动降低到散粒噪声以下。

摘要： 介观体系输运过程中载流子的离散性导致了散粒噪声.通过测量散粒噪声可以得到传统的基于时间平均值的电导测量无法得到的随时间涨落信息,因而作为一种重要手段在极低温量子输运研究中得到了一定的应用.极低温环境下的噪声测量是一种难度很大的极端条件下的微弱信号测量,通常需要在低温端安装前置放大器并且尽量靠近待测器件以提高测量信噪比和带宽,因此对放大器的噪声水平和功耗都有严格的要求.提出了在稀释制冷机内搭建的散粒噪声测量系统,以及利用此套系统得到了在mK温区超导隧道结散粒噪声的测量结果.自行研制的高电子迁移率晶体管低温前置放大器采用整体封装,便于安装在商用干式稀释制冷机的4K温区,本底电压噪声为0.25 nV/√Hz,功耗仅为0.754 mW.通过对隧道结进行散粒噪声测量,得到的Fano因子和理论计算吻合.

摘要： Shot noise is existed in the LANDSAT-5 TM multispectral image.In this study,an algorithm based on anomaly detection is proposed to detect and remove the noises.Firstly,an RX anomaly detection operator is used to detect spectral anomalies of pixels including strong anomalies caused by the noises.Secondly,the pixels containing a shot noise component are determined according to the statistical characteristics of the abnormal distribution.Thirdly,a neighborhood centered at pixel containing a shot noise component is constructed.The normalized score of each component of the pixels within the neighborhood is calculated,and then is used to determine which component of center pixel is shot noise.Finally,the shot noise component of center pixel is substituted by the corresponding component of pixel within the neighborhood which has the most similar spectral features.The experimental results show that the algorithm effectively identify and remove the shot noise in the TM image.%针对LANDSAT-5 TM多光谱图像存在散粒噪声问题,提出一种基于异常探测和光谱归一化处理来检测及去除噪声的算法.视散粒噪声为强光谱异常,基于RX算子探测像元异常,根据异常分布统计特征确定含散粒噪声的像元;再以含散粒噪声的像元为中心,利用邻域内像元各分量上的光谱归一化分值,确定散粒噪声所在波段.利用邻域内具有最相似光谱的像元对应分量替换散粒噪声所在的像元分量.实验表明,该算法能够有效去除TM图像中的散粒噪声.

摘要： Majorana零能量模式是自身的反粒子,在拓扑量子计算中有重要应用.本文研究量子点与拓扑超导纳米线混合结构,通过量子点的输运电荷检测Majorana零模式.利用量子主方程方法,发现有无Majorana零模式的电流与散粒噪声存在明显差别.零模式导致稳态电流差呈反对称,在零偏压处显示反常电导峰.电流差随零模式分裂能的增大而减小,随量子点与零模式耦合的增强而增大.另一方面,零模式导致低压散粒噪声相干振荡,零频噪声显著增强.分裂能导致相干振荡愈加明显且零频噪声减小,而量子点与零模式的耦合使零频噪声增强.当量子点与电极非对称耦合时,零模式使电子由反聚束到聚束输运,亚泊松噪声增强为超泊松噪声.稳态电流差结合低压振荡的散粒噪声能够揭示Majorana零模式是否存在.

摘要： 基于自由电子近似,研究了铁磁金属/绝缘体/铁磁金属(FM/I/FM)隧道结中的散粒噪声.计算结果表明:不同自旋取向的电子Fano因子随绝缘体厚度的增大而增大;当绝缘体厚度较小时,上、下自旋电子的Fano因子随入射电子能量的增大缓慢减小,当绝缘体厚度较大且电子能量处于低能区时不同自旋方向的电子Fano因子相同,但在高能区上、下自旋电子Fano因子急剧减小且出现共振特性.此外,上、下自旋电子的Fano因子随两端铁磁体中分子场和磁矩夹角的变化表现出明显的分离特性.上、下自旋电子的Fano因子和隧穿电导随绝缘体厚度和入射电子能量的变化位相始终相反.

摘要： 文章利用有效质量近似和Floquet理论,研究自旋轨道耦合和外场驱动作用下的半导体异质结中的散粒噪声特性.首先给出了系统中束缚态能级对外场的磁化强度的依赖,并进一步研究了低频极限下的零温散粒噪声对外加振荡场、两边的磁化强度及其夹角的依赖关系.外加振荡场使得散粒噪声谱中会出现光子辅助的双Fano共振峰现象.对于自旋向上的电子,散粒噪声随着交换劈裂能的增加而减小;但对于自旋向下的电子,散粒噪声随着交换劈裂能的增加而增大.较大交换劈裂能下,磁化夹角会使得散粒噪声谱发生劈裂现象,且随着交换劈裂能的增加,散粒噪声谱曲线中劈裂的双峰逐渐由对称转换为非对称.较弱外场会使得散粒噪声谱的双峰向相反方向移动,谷底的散粒噪声谱的高度会随着外场的减弱而增强.

摘要： 为在天基网络中进行应用级开发与研究,需要对背景业务流量进行建模并实时生成.本文提出了一种基于分形散粒噪声的卫星网络流级聚合流量生成算法,该算法根据星间链路的差错特性、星上路由器随机丢弃策略、星间路由往返时延抖动特性、拥塞控制策略,对单个流的速率波动进行建模,进而使用分形散粒噪声过程对天基组网中的聚合业务流量进行模拟生成。

摘要： 光子计数广泛应用到微弱光信号检测中.然而光子计数的Poisson统计特性导致光子计数的散粒噪声为√N(N为平均光子数).本文使用波长调制方法提高光子计数光谱信噪比,实验中得到了最大51dB的信噪改善比,残余噪声为7.54 μ V,最小可探测光子数约为2.5×10-4光子/脉冲.相关研究将应用于单分子光谱与测控以及冷分子高分辨光谱的测量.

摘要： 本文在研究DC/DC变换器低频噪声测量技术的基础上,完成了对国产军用DC/DC变换器低频噪声的测量.实验结果表明,1/f噪声和散粒噪声是DC/DC变换器低频噪声的主要成分.

摘要： 利用超声成像实现手术导引治疗是聚焦超声治疗系统的重要环节.由于超声图像受散粒噪声影响往往像质较差,如何有效实现超声图像的去噪是后续处理和分析的关键.在此基于小波域隐马尔可夫树模型,将贝叶斯估计和同态滤波思想有机结合,提出一种新的医学超声图像去噪方法.测试结果表明此方法能有效去除噪声,同时保留原始图像的细节边缘.

摘要： 本发明公开一种光纤陀螺热噪声、散粒噪声及强度噪声分离的方法。按预先选取的相位调制深度序列对系统进行相位调制；同时由高速数字采集电路对系统在不同调制深度下的输出信号进行采样，得到对应的采样序列；通过对该采样序列进行分析处理，得到与该调制深度相对应的噪声均方值；根据三种不同类型噪声的均方值和调制深度具有不同的函数关系，拟和计算即可分离得到这三种白噪声各自的均方值大小。该测试方法不需附加硬件，而且在线测试，在光纤陀螺的实际工作环境中进行，方法简单可靠，能准确定位制约系统性能的主要噪声源，为抑制主要噪声源，提高光纤陀螺的静态性能提供一个实用的分析方法。

摘要： 本发明公开了一种具有安全性的散粒噪声连续变量量子密钥分发监控方法，其包括以下步骤：步骤一，高斯信号的传递；步骤二，随机测量数据或散粒噪声方差；步骤三，实时评估散粒噪声方差；步骤四，评估监控误差；步骤五，计算安全密钥率。本发明具有超强的安全性，通过实时监控散粒噪声方差，抵御现有对于本振光的所有攻击；除此之外，由于实际情况下监控数据的长度有限且强度调制器的消光比有限，安全监控系统存在监控误差，通过计算得出该监控误差，并将监控误差当作系统过噪声，进而计算出具有安全性的安全密钥率；另外本发明易于实现，通过在接收端信号路增加一个强度调制器，实现了安全监控，节约了实现成本。

摘要： 本发明公开了一种CVQKD系统及其散粒噪声方差的实时监测方法。CVQKD系统，接收端中，信号光经过偏振分束器分为量子信号光和本振光；第一可调光衰减器设置在量子信号光路上，量子信号光进入50/50分束器；第二可调光衰减器和10/90分束器沿本振光的方向依次设置在本振光路上；经10/90分束器输出的10％本振光送至光电检测器，90％本振光依次通过偏振分束器、相位调制器和法拉第镜后也进入50/50分束器，与量子信号光发生干涉；50/50分束器的输出端连接Homodyne检测器；Homodyne检测器和光电检测器的输出端均接入Bob端控制电路。该方法和系统能够有效抵御Eve对本振光的攻击，从而有效提高CVQKD系统的安全性。

摘要： 本发明公开了一种抗干扰的亚散粒噪声弱吸收目标量子成像方法，其主要思路为：激光器1产生激光脉冲，并使之依次经过望远镜2、半波片3、BBO晶体4，产生信号光束和闲置光束，该信号光束依次经过高通全反镜5、透镜6、第一正交极化选择片7和窄带滤波片9，得到经过窄带滤波片9的有用信号光束；闲置光束依次经过高通全反镜5、透镜6、第二正交极化选择片8和窄带滤镜10，得到经过窄带滤镜10的有用闲置光束，电荷耦合设备12分别探测透过待成像目标11的有用信号光束和经过窄带滤镜10的有用闲置光束并得到有效信号光束和有效闲置光束，信号处理模块13根据该有效信号光束和有效闲置光束得到待成像目标11的量子成像结果。

摘要： 本发明公开一种光纤陀螺热噪声、散粒噪声及强度噪声分离的方法。按预先选取的相位调制深度序列对系统进行相位调制；同时由高速数字采集电路对系统在不同调制深度下的输出信号进行采样，得到对应的采样序列；通过对该采样序列进行分析处理，得到与该调制深度相对应的噪声均方值；根据三种不同类型噪声的均方值和调制深度具有不同的函数关系，拟和计算即可分离得到这三种白噪声各自的均方值大小。该测试方法不需附加硬件，而且在线测试，在光纤陀螺的实际工作环境中进行，方法简单可靠，能准确定位制约系统性能的主要噪声源，为抑制主要噪声源，提高光纤陀螺的静态性能提供一个实用的分析方法。

摘要： 本发明提供了一种散粒噪声实时监控方法，在基于相干态协议的随路本振CVQKD系统中实现，发送端在N个相干态脉冲信号中随机选择M个进行强衰减处理，在接收端提取这M个信号与本振光干涉的零差探测结果，通过统计计算得到零差探测结果的统计方差，并采用相同的计算方法得到零差探测器在无光信号输入时的电噪声方差，由统计方差减去电噪声方差得到散粒噪声方差，作为该段通信时间内系统参数的归一化因子。本发明提出的方案可依据系统实际运行状态调整随机强衰减脉冲的位置、样本点个数，以提升系统稳定性及安全性；对散粒噪声校准序列和通信信号序列的配比调整更灵活；该方法可支持的系统工作重复频率高；可在现有系统中直接应用，实现难度低。

摘要： 本发明属于连续变量量子密钥分发领域，具体涉及一种时域平衡零拍探测器散粒噪声极限的校准方法。为确保散粒噪声基准测量的精确性，本发明校准方法具体包括：(1)时域平衡零拍探测器线性特性的校准，包括：电荷线性放大性能的测试、积分型光电探测器线性放大性能的测试、探测器输出散粒噪声的方差与本振光有效功率之间线性特性的测试；(2)时域平衡零拍探测器输出功率谱的测试，包括：探测器输出的峰值散粒噪声谱线测试、探测器对输入连续光信号的频域响应谱线测试(3)探测器输出散粒噪声的方差与期望值进行对比，散粒噪声的实测方差值与理论预测的期望方差值应保持一致。

摘要： 本发明涉及航空遥感成像领域，具体涉及一种抑制航空斜视远距离成像遥感图像散粒噪声的方法及装置。该方法及装置通过对地面同一目标通过帧内多次曝光的方法进行多次拍照，获取同一目标的多帧图像，并对多帧图像进行时域平均处理降低图像的散粒噪声，可以有效降低图像的散粒噪声影响，提高图像的信噪比，同时解决航空斜视遥感图像探测器选型中存在的小像元尺寸与大满阱电子数需求之间的矛盾，可以有效增大成像探测的极限距离，实现对更小的目标背景反射率差目标的探测。

摘要： 本发明公开了一种具有安全性的散粒噪声连续变量量子密钥分发监控方法，其包括以下步骤：步骤一，高斯信号的传递；步骤二，随机测量数据或散粒噪声方差；步骤三，实时评估散粒噪声方差；步骤四，评估监控误差；步骤五，计算安全密钥率。本发明具有超强的安全性，通过实时监控散粒噪声方差，抵御现有对于本振光的所有攻击；除此之外，由于实际情况下监控数据的长度有限且强度调制器的消光比有限，安全监控系统存在监控误差，通过计算得出该监控误差，并将监控误差当作系统过噪声，进而计算出具有安全性的安全密钥率；另外本发明易于实现，通过在接收端信号路增加一个强度调制器，实现了安全监控，节约了实现成本。

摘要： 本发明公开了一种抗干扰的亚散粒噪声弱吸收目标量子成像方法，其主要思路为：激光器1产生激光脉冲，并使之依次经过望远镜2、半波片3、BBO晶体4，产生信号光束和闲置光束，该信号光束依次经过高通全反镜5、透镜6、第一正交极化选择片7和窄带滤波片9，得到经过窄带滤波片9的有用信号光束；闲置光束依次经过高通全反镜5、透镜6、第二正交极化选择片8和窄带滤镜10，得到经过窄带滤镜10的有用闲置光束，电荷耦合设备12分别探测透过待成像目标11的有用信号光束和经过窄带滤镜10的有用闲置光束并得到有效信号光束和有效闲置光束，信号处理模块13根据该有效信号光束和有效闲置光束得到待成像目标11的量子成像结果。