基于直接数字合成技术的电子自旋-核自旋双共振实验射频信号源设计

为了满足脉冲式电子顺磁共振谱仪中电子自旋-核自旋双共振模块的需要,利用直接数字合成器设计并制作了射频信号源.该部件产生的射频脉冲具备对频率、幅度和相位快速精确调制的能力,对原子核自旋有较强操控能力.

X波段脉冲电子顺磁共振谱仪的矩形腔与微型平面腔的设计

为了满足脉冲式电子顺磁共振谱仪的需要,设计并制作了连续波谐振腔和脉冲谐振腔.连续波谐振腔采用矩形谐振腔的设计,而脉冲谐振腔采用了微型平面腔的设计.在设计阶段,使用Ansoft-HFSS三维电磁仿真软件对2种谐振腔进行模拟计算.微型平面腔的加工采用了微纳加工技术.制作完成的谐振腔的参数指标由网络分析仪测定.实验测得2种谐振腔的参数指标符合理论模拟值,并满足脉冲式电子顺磁共振谱仪的要求.

基于机器学习的星地量子通信成码率预测及实验验证

星地量子通信已经验证了广域量子通信网络的可行性,面对未来量子通信网络多用户的特点,能够准确、快速预测成码率是高效利用星地量子网络资源的核心问题。提出了一种基于机器学习及恒星星像图像识别的信道预测新方法,并将此方法应用于北京地面站的观测中。实验结果表明,恒星星像的图像识别正确率可达88%,并给出是否开展星地实验的建议。在建议开展星地对接的信道情况下,预估该时段量子卫星北京地面站在仰角39.5°的筛选成码率约为8~9 kbit/s,实际星地量子通信实验的筛选成码率为8.8 kbit/s。实验结果可用于合理安排多颗卫星、多个地面站的星地对接任务,提高星地量子通信的成功率,避免浪费卫星和地面站资源,推动量子通信卫星组网的实用化研究。

金刚石固态量子计算中的高分辨率成像

20世纪90年代中期,随着Shor算法和Grover算法的提出,量子计算领域得到广泛关注.金刚石固态NV色心方案作为量子计算机热门物理实现方案之一,因其在室温下的超长相干时间和可精确操控等独特优势而备受青睐;此外,NV色心还有望通过磁共振成像方式实现单核自旋探测.然而NV色心固态量子计算的一种扩展方式受限于相邻NV色心之间的磁偶极相互作用,要求两个NV色心之间相距只有数十纳米.这一尺度远小于普通远场光学的分辨率,即光学衍射极限,采用传统的共聚焦方法已无法分辨.受激发射损耗(STED)和基态损耗(GSD)等超分辨成像技术能够突破光学衍射极限限制,达到纳米量级的分辨率;同时结合最新的金刚石表面微纳刻蚀技术,可实现NV色心固态量子计算中不同色心的分辨和精确定位.该文从固态金刚石NV色心体系和光学衍射等主要方面对利用STED和GSD高分辨成像技术提高传统共聚焦显微镜对NV色心体系成像分辨率进行简要的介绍,并结合实例介绍一些最新的研究进展.

光合作用水裂解机理与EPR应用研究

在绿色植物放氧光合作用中,光系统II(PSII)催化着自然界利用光能将水裂解并释放出氧气的化学反应.在研究PSII的生物催化机理中,电子顺磁共振(EPR)波谱学发挥着非常重要的作用.该文综述了与水裂解有关的EPR应用研究,如锰簇Mn4O5Ca的不同氧化中间态,以及这些不同氧化态的锰簇与酪氨酸YZ自由基的磁性相互作用等,这些进展揭示了水裂解过程是一个逐步的与质子耦联的电子传递过程.