量子测量

摘要： 2022年3月15日,中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员冯芒团队与郑州大学、广州工业技术研究院、河南大学等单位合作,利用超冷40Ca+离子所构造的量子模拟试验平台,设计并试验展现了可控的量子非平衡热力学过程,在单原子层面上首次高精度地验证了“远离平衡状态的量子体系的操控速度受制于体系的熵产生率”这一全新的量子热力学特性,研究成果发表在《物理评论快报》上。该成果不仅涉及量子力学和热力学的基本问题,而且对优化量子测量、量子态制备和量子信息读取,加快量子计算的速度等量子技术都有重要意义。

摘要： 作为量子信息技术的重要发展方向之一,量子传感与测量可实现跨越式的超高精度测量,并在特定环境抵御噪声干扰,在地质勘测、空间探测、惯性制导和材料分析等重要领域具有广阔的发展和应用前景。本文梳理了近年来欧美等主要科技强国在该领域的重要战略规划与项目部署;并就量子传感与测量五大子领域的发展现状与趋势进行深入分析;最后,对我国提出了三条建议,包括以国家实验室为依托,明确重点研发方向,加快核心技术协同攻关;建立合作平台与机制,推进产业生态环境建设;重视复合型人才培养和对基础研究的长期支持。

摘要： 以量子计算、量子通信和量子测量为代表的量子信息技术可能引发信息技术体系的颠覆性创新与重构,并诞生改变游戏规则的变革性应用,从而推动信息通信技术换代演进和数字经济产业突破发展。2020年10月,习近平总书记在中央政治局第二十四次专题集体学习中作出把握量子科技大趋势、下好先手棋的系列重要指示,为加快促进我国量子信息技术领域发展提供了战略指引和根本遵循。

摘要： 针对冠状病毒电镜图像特点及其轮廓提取、目标检测和噪声抑制的综合处理需求,研究了量子衍生边缘滤波机制及协同策略。从像素的双量子比特态表示与量子测量及结果检验方式出发,结合力场转换与量子衍生中值滤波,构建了量子衍生协同式边缘滤波框架及实施路线。实验分析了边缘滤波框架中的协同策略及融合效果,对比验证了量子测量结果检验方式的有效性。实验表明:冠状病毒电镜图像经过量子衍生协同式边缘滤波处理后,提升了形态学分析的质量条件。

摘要： 量子科技成为全球主要发达国家争夺的科技制高点,主要应用在量子计算、量子通信和量子测量等方面。世界主要发达国家和地区制定了量子科技发展战略,明确中长期目标和突破重点,量子科技商业化应用范围不断拓展。建议我国增强量子科技发展统筹能力,加强相关基础能力建设,提高责任创新意识等。

摘要： 为准确把握全球量子信息技术发展现状和中国所处阶段,以及量子信息关键技术,推动中国量子科技研究和创新应用发展,以智慧芽专利数据库中的量子信息专利文献为数据源,基于专利计量的方法,从专利的申请年度、地域、专利权人和典型机构以及高被引专利等多个维度进行分析。结果显示:全球量子信息技术正处于发展上升周期,美国是量子计算的强国,中国在量子通信领域稍占优势,量子保密通信、量子计算机是研究热点。根据研究结果,建议中国在量子信息领域加强顶层规划和基础研究,培养一批高水平人才,推动产学研融合发展,打造量子信息产业生态。

摘要： 中国在量子科技从基础研究向应用领域的转化,以及相关的战略布局也在加速。在这场关于未来的激烈竞逐中,中国已经按下了"快进键"。"量子就是一切物质分割到最小,其无法再分割的那个单位物质或者能量"。被普通人视为烧脑概念的小小量子,正在从艰深的物理学名词变为最为热门的科技概念之一。量子通信、量子计算、量子测量……作为21世纪尖端科技的量子科技,成为全球科技大国集中发力的新一轮科技革命和产业变革前沿阵地。

摘要： 量子信息技术作为一种正在快速发展的军用技术,极大可能改变未来战场局势.将量子信息技术应用到电子战领域,主动发展"量子-电子战"技术,应对量子雷达的颠覆性挑战、全面提升电子战系统能力,是技术演进与产业升级的必然趋势.文章分析了量子信息技术发展现状以及与电子战融合发展的方式,提出发展思路,简要介绍正在开展的量子雷达对抗、微波量子侦察等相关技术研究和认识,并对其可能带来的能力提升进行了评估.

摘要： 量子密度矩阵描述了量子态的性质,因此如何有效地测量密度矩阵是量子力学的核心课题之一.最近,几个研究组发展了一种基于弱值的直接测量密度矩阵的方法.相较于常用的量子态层析技术,这种方法能够更直接和更简便地重构密度矩阵.然而这种方法需要耦合额外的测量指针,从而也增加了测量的复杂度和测量系统的设计困难.本文先回顾并讨论了量子态直接测量的相关研究,然后基于δ-淬火直接测量波函数的方法提出了一种新的直接测量密度矩阵的方法.这种方法无需耦合外部测量指针,因此可以降低测量的复杂度和测量系统的设计困难,更进一步地简化了直接测量密度矩阵的实验过程.基于此方法,提出了更高信号强度以及更少操作次数等两种无指针直接测量方案,并对比分析了它们在不同的测量条件下的优缺点.最后,具体设计了测量光子密度矩阵的实验.

摘要： 本文对Szilard热机进行量子分析,重点关注量子测量过程.测量过程由于热涨落会存在测量误差,测量误差对量子Szilard发动机循环过程的总功和效率有影响,我们发现高温和低温极限下量子Szilard热机的效率会出现不同情况.

摘要： Conway与Kochen的"自由意志定理"不仅强化了人们对粒子行为非决定论性特征的认识,亦揭示了粒子具有自由意志.基于该定理,为了人类自由意志最终获得合理的科学哲学解释,并在莱布尼茨单子论的启发下,笔者提出了如下断言:粒子兼具知觉能力和自由意志.并进一步提出两条基本原理:"知觉-能量原理"(任何物体永远知觉其处于某个能量状态中,而不可能处在不同能量状态的叠加态中)和"意志-能量原理"(任何物体实施其自由意志时,都将消耗能量,使其降至能量较低的状态中).凭借这两条原理,量子测量问题可以得到解决,量子力学的新单子论诠释逐渐形成.在该诠释下,观测者的知觉可以中断冯诺伊曼链,终止"无限后退",在测量中起到了关键作用.

摘要： 量子测量是连接量子信息和经典信息的途径,也是区别于幺正演化的另一种量子系统状态演化的方式.本文首先分析了量子力学系统演化的两种方式，即遵循薛定谔方程的么正演化和遵循测量公设的随机跳变方式。在此基础上，利用概率状态转移将两种状态演化方式统一的进行描述。并通过概率状态转移定义了概率可达，给出了概率可达的强度。最后给出了概率能控性的概念。证明了以强度i概率能控的系统本质上就是完全能控的系统，而能控强度小于i的系统不是完全能控的。因此在引入概率能控性后，一个系统的能控性更多的体现在强度上，而不再像经典系统那样，要么是能控，要么是不能控。在量子系统中，能控和不能控之间还存在很大的空间，可以用概率能控性来描述。

摘要： 应用人类认识有限性的哲学结构分析量子测量问题的发展变化，并将量子测量问题划分为“人”的出现、“人”的过分强调及“人”的消失3个阶段，最后得出多个微观粒子间纠缠作用、信息传递的研究是提供完备的量子测量理论不可或缺的组成部分的结论。

摘要： 针对目前壳聚类问题中的难点──原型初始化问题,提出一种基于量子测量的球壳原型提取方法。方法在现有量子聚类方法构建的Schrodinger势场的基础上,建立了样本集的跃迁量子混态模型。在此模型上,以蒙太卡罗思路利用任意特征态为基态的算符对样本集混态进行测量塌缩得到任意两个样本基态,从而计算得到所需的球壳算符。再依据量子测量机理,通过使用球壳算符不断的测量样本集量子混态,来使样本集不断塌缩得到一个基态集和相应的单次测量值集。根据单次测量值集可以获得有效的球壳上样本点集和测量平均值。测量平均值可用来判断当前球壳算符对应的球壳是否为所需的球壳原型。上述测量步骤重复进行时,样本集混态随着球壳原型的不断获取随时调整,从而获得一组球壳原型。本方法可以广泛的用于提取类间拓扑关系遭到严重破坏而造成类间间断不连续的线、球壳原型,并可进一步推广到椭壳以及不规则曲壳聚类的原型提取。

摘要： 反馈是控制论中的核心概念，经典控制论中对反馈控制已经有深入的研究，但是量子反馈控制的研究仍然处于探索阶段。本文在文献[3]的基础上针对一类更加普适的模型继续探究量子反馈控制的基本特点，着重强调了由于测量所导致的量子反馈控制与经典反馈控制的显著差异；在考虑和不考虑环境退相干效应两种情形下，分别比较了量子开环控制与量子反馈控制两种控制策略的控制效果；在一定意义下证明，量子系统的反馈控制仍然要优于开环控制，并且指出了量子测量导致的随机坍缩在量子反馈控制中的有利作用。

摘要： 量子测量退相干解释,在解决量子测量难题上正在取得进展.但量子测量退相干解释的具体模型,被测系统与宏观仪器所形成的纠缠态,在退相干解释理论体系中,逻辑不自恰.退相干解释的应用模型仍存在重新建立的必要.

摘要： 量子信息系统中的操作主要由演化和测量两方面构成。信息的提取过程所对应的就是物理上的测量,正算符取值测度尽管在数学上找到了一个极其简洁优美的方法来解决该类问题,但在表现物理意义方面有所欠缺，投影算子具有明显的物理意义。本文采用投影算子给出开放系统测量的一个新计算方法。

摘要： 量子信息系统中的操作主要由演化和测量两方面构成。信息的提取过程所对应的就是物理上的测量,正算符取值测度尽管在数学上找到了一个极其简洁优美的方法来解决该类问题,但在表现物理意义方面有所欠缺，投影算子具有明显的物理意义。本文采用投影算子给出开放系统测量的一个新计算方法。

摘要： 量子信息系统中的操作主要由演化和测量两方面构成。信息的提取过程所对应的就是物理上的测量,正算符取值测度尽管在数学上找到了一个极其简洁优美的方法来解决该类问题,但在表现物理意义方面有所欠缺，投影算子具有明显的物理意义。本文采用投影算子给出开放系统测量的一个新计算方法。

摘要： 量子信息系统中的操作主要由演化和测量两方面构成。信息的提取过程所对应的就是物理上的测量,正算符取值测度尽管在数学上找到了一个极其简洁优美的方法来解决该类问题,但在表现物理意义方面有所欠缺，投影算子具有明显的物理意义。本文采用投影算子给出开放系统测量的一个新计算方法。

摘要： 本发明提供一种量子效率测量方法、量子效率测量装置和积分器。该量子效率测量方法包括以下步骤：步骤(S10)，将试样配置在具有积分空间的积分器内的规定位置；步骤(S12)，向试样照射激发光，并且经由第2窗将积分空间内的光谱作为第1光谱进行测量；步骤(S20)，将激发光入射部分构成为使透过试样后的激发光不向积分空间内反射；步骤(22)，向试样照射激发光，并且经由第2窗将积分空间内的光谱作为第2光谱进行测量；步骤(S40、S42、S46)，基于第1光谱中的与激发光的波长范围相对应的成分和第2光谱中的与试样受到激发光的照射而发出的光的波长范围相对应的成分算出试样的量子效率。

摘要： 将作为量子效率的测量对象部的试样(OBJ1)以及具有已知的反射率特性的标准体(REF1)分别安装到设置于平面镜(5)的试样窗(2)上。根据在分别安装了试样(OBJ1)以及标准体(REF1)的情况下由光谱仪测量到的各个光谱来测量试样(OBJ1)的量子效率。通过使观测窗(3)的开口面与试样(OBJ1)或者标准体(REF1)的露出面实质上一致，抑制接受激发光(L1)而由试样(OBJ1)产生的荧光以及由试样(OBJ1)反射的激发光(L1)直接入射到观测窗(3)。

摘要： 本发明公开了一种基于量子弱测量的光学测量仪以及样品折射率、旋光谱和手性分子对映体含量测量分析方法，本发明基于量子弱测量技术，在测量光路中，以入射光路中的前选择量子态与反射光路中的第一后选择量子态之间构造第一量子弱测量光路，以入射光路中的前选择量子态与折射光路中的第二后选择量子态之间构造第二量子弱测量光路，通过调整入射光束、反射光束和折射光束偏振态，可以使反射光束自旋分裂值和折射光束自旋分裂值扩大至少103倍，从而实现对样品折射率极小改变、微弱手征光信号(例如旋光角)、手性分子对映体含量的测定，有望在单分子层面实现对手性药物的分析；在生物医学工程、生命科学、分析化学等多个学科领域具有重要应用价值。

摘要： 本发明公开了一种基于量子弱测量实现的高精度微重力加速度测量装置及方法，该微重力加速度测量装置包括重力传感单元、Sagnac干涉仪、激光发射单元、光接收探测单元和数据处理单元，将重力传感单元与基于量子弱测量的Sagnac干涉仪进行耦合，通过Sagnac干涉仪中偏振光的偏转，将悬臂梁不同重力场环境下的微小位移变化放大，从而实现对重力加速度微小变化的精确测量；其重力加速度测量精度可以达到10‑10，具有很高的测量精度，可应用于矿藏勘探、无源导航技术中的重力辅助导航，海洋重力测量，航空重力测量等方面，具有重要的应用前景。

摘要： 本发明提供一种量子效率测量方法、量子效率测量装置和积分器。该量子效率测量方法包括以下步骤：步骤(S10)，将试样配置在具有积分空间的积分器内的规定位置；步骤(S12)，向试样照射激发光，并且经由第2窗将积分空间内的光谱作为第1光谱进行测量；步骤(S20)，将激发光入射部分构成为使透过试样后的激发光不向积分空间内反射；步骤(22)，向试样照射激发光，并且经由第2窗将积分空间内的光谱作为第2光谱进行测量；步骤(S40、S42、S46)，基于第1光谱中的与激发光的波长范围相对应的成分和第2光谱中的与试样受到激发光的照射而发出的光的波长范围相对应的成分算出试样的量子效率。

摘要： 将作为量子效率的测量对象部的试样(OBJ1)以及具有已知的反射率特性的标准体(REF1)分别安装到设置于平面镜(5)的试样窗(2)上。根据在分别安装了试样(OBJ1)以及标准体(REF1)的情况下由光谱仪测量到的各个光谱来测量试样(OBJ1)的量子效率。通过使观测窗(3)的开口面与试样(OBJ1)或者标准体(REF1)的露出面实质上一致，抑制接受激发光(L1)而由试样(OBJ1)产生的荧光以及由试样(OBJ1)反射的激发光(L1)直接入射到观测窗(3)。

摘要： 本申请公开了一种子量子线路量子态测量方法、装置及量子计算机操作系统，该方法包括：获取切割后的子量子线路；通过酉矩阵将量子比特的初始量子态分别制备至第一量子态和第二量子态；分别在第一测量基和第二测量基上测量运行所述子量子线路后的量子比特的末终量子态。采用本申请实施例可将切割后的子量子线路转化为在量子计算设备上实际运行的子量子线路以及对实际运行的子量子线路进行量子态测量。

摘要： 本发明公开了一种基于量子弱测量的光学测量仪以及样品折射率、旋光谱和手性分子对映体含量测量分析方法，本发明基于量子弱测量技术，在测量光路中，以入射光路中的前选择量子态与反射光路中的第一后选择量子态之间构造第一量子弱测量光路，以入射光路中的前选择量子态与折射光路中的第二后选择量子态之间构造第二量子弱测量光路，通过调整入射光束、反射光束和折射光束偏振态，可以使反射光束自旋分裂值和折射光束自旋分裂值扩大至少103倍，从而实现对样品折射率极小改变、微弱手征光信号(例如旋光角)、手性分子对映体含量的测定，有望在单分子层面实现对手性药物的分析；在生物医学工程、生命科学、分析化学等多个学科领域具有重要应用价值。

摘要： 本发明公开了一种基于量子弱测量实现的高精度微重力加速度测量装置及方法，该微重力加速度测量装置包括重力传感单元、Sagnac干涉仪、激光发射单元、光接收探测单元和数据处理单元，将重力传感单元与基于量子弱测量的Sagnac干涉仪进行耦合，通过Sagnac干涉仪中偏振光的偏转，将悬臂梁不同重力场环境下的微小位移变化放大，从而实现对重力加速度微小变化的精确测量；其重力加速度测量精度可以达到10‑10，具有很高的测量精度，可应用于矿藏勘探、无源导航技术中的重力辅助导航，海洋重力测量，航空重力测量等方面，具有重要的应用前景。

摘要： 本发明提供了一种基于量子剪刀的连续变量测量设备无关量子密钥分发方法，包括：步骤S3，Alice端和Bob端在收到Charlie公布的测量结果之后，Bob端对测量结果的量子态进行平移操作得到新的量子态模式；步骤S4，Bob端引入量子剪刀装置，并将量子剪刀装置置于平移操作之后、外差探测器之前的位置，量子剪刀装置收到经平移操作后的新的量子态模式后，对新的量子态模式进行放大，然后将放大后的量子态发送至Alice端和Bob端的外差探测器进行测量。本发明提高了传输信号的信噪比，提升了系统的密钥率和通信距离，提升了基于高斯调制的连续变量测量设备无关量子密钥分发系统的性能。