基于连续变量纠缠态的多用户量子隐形传态网络分析

闫捷利，闫智辉，贾晓军

物理学报, 2026, 75(4):040601

DOI: 10.7498/aps.75.20251373

CSTR: 32037.14.aps.75.20251373

原文链接  PDF

摘要：量子隐形传态可以实现未知量子态在用户之间的安全传递，是量子信息科学中的关键技术。连续变量纠缠态光场能够用于构建量子隐形传态网络，扩展城域范围量子隐形传态的用户数。本文分析了基于三种连续变量纠缠态(EPR纠缠态、GHZ纠缠态和线性cluster纠缠态)的量子隐形传态网络方案。结果表明，由于不同类型纠缠态具有不同的关联特性，这些量子隐形传态网络在量子隐形传态的保真度、传输距离和压缩资源消耗量等方面各具优势。该研究可以为多用户的城域量子隐形传态网络提供参考。

基于铌酸锂波导的中红外纯态量子光源

黄宇航，王东周，柯少林，金锐博

物理学报, 2026, 75(4):040602

DOI: 10.7498/aps.75.20251398

CSTR: 32037.14.aps.75.20251398

原文链接  PDF

摘要：中红外量子光源在气体传感和红外热成像等领域具有广阔的应用前景。然而，目前常用的中红外量子纠缠光源主要依赖块状周期极化铌酸锂(periodically poled lithium niobate，PPLN)晶体，其亮度和集成度均存在不足。本文提出了一种基于铌酸锂薄膜波导的理论方案，利用1556.9 nm泵浦产生中心波长为3113.8 nm的纠缠光子对。通过合理的波导结构设计与周期极化设计，实现了Ⅱ型相位匹配与群速度匹配，使得横电(transverse electric，TE)偏振泵浦入射时能够下转换产生TE偏振与横磁(transverse magnetic，TM)偏振的光子对。进一步地，结合域排列算法对PPLN波导的极化方向进行定制化设计，可实现精确的相位匹配，从而获得纯度高达0.999的量子光源，亮度可以达到6.18×10⁶ cps/mW，相比块状PPLN晶体光源亮度提升3个数量级。本研究有望为中红外波段实现高亮度、高纯度的片上量子光源提供解决方案。

基于随机动态掩模调制的幂律光场量子统计特性

郭晓丽，张丽，张蕾，张伟，赵益颉，郭龑强，张明江

物理学报, 2026, 75(4):040603

DOI: 10.7498/aps.75.20251403

CSTR: 32037.14.aps.75.20251403

原文链接  PDF

摘要：光场的相干度在单光子成像中直接关系着成像信噪比与对比度，但现有成像光场相干度被限制在热噪声极限(g⁽²⁾(0)≤2)以下。本文提出了基于随机动态掩模调制增强光场二阶相干度的方法，并利用高分辨单光子探测阵列实现了对强关联、幂律光子统计特性光场的测量，进而验证了高阶相干度对成像质量的提升效果。实验表明在单像素平均光子数在10^–2—10²范围内，可实现幂律光子分布光场制备；在随机动态掩模调制下最大二阶相干度g⁽²⁾(0) = 98.67，在哈达玛掩模调制下最大g⁽²⁾(0) = 47.29，相干度提升幅度随曝光时间与调制频率可调。基于动态掩模最强相干度在5 μs曝光时间、单像素平均光子数0.026，仅需20帧进行高分辨400×400单光子二阶关联成像即可实现图像质量显著提升，峰值信噪比由8.05 dB增至29.03 dB，提高20.98 dB；结构相似度从0.08优化至0.92，增加了0.84；对比度由0.99显著增至74.96，清晰度由0.18增至34.19。该研究显著地提升光场二阶相干度并超越热噪声极限，同时在单像素光子数远小于1，微秒级快速曝光条件下实现单光子成像性能提升，为光场高阶相干度调控与低光子关联成像提供支撑。

可调谐光谱双参量复用量子弱测量

王奥，张敏，高淑琪，刘清晨，何力，郭晓敏，郭龑强，肖连团

物理学报, 2026, 75(4):040604

DOI: 10.7498/aps.75.20251404

CSTR: 32037.14.aps.75.20251404

原文链接  PDF

摘要：量子弱测量基于弱值放大与后选择效应，在微小物理量表征和高灵敏传感计等方面具有重要作用，但目前受限于单重弱相互作用与单一测量通道，存在测量精度不足和多参数并行化受限的问题。本文从理论和实验上研究了基于可调谐光谱和迭代弱相互作用的双参量量子弱测量，实现了M参量和I参量的高精度相位差测量。理论分析表明，通过调控光谱宽度和多重弱相互作用可增强弱值放大效应；在满足弱测量条件k/2<<ρ<<1时，N重迭代弱相互作用使动量M和强度I参量的测量精度较单重弱相互作用提升N倍。实验采用三重弱相互作用：当光谱谱宽为750 GHz时，动量M参量实现了4.06×10^–8 rad的相位差测量精度，测量精度提升至原来的2.78倍；当谱宽降至 500 kHz时，I参量实现5.99×10^–7 rad测量精度，测量精度提升了2.97倍，并保持了17.4 dB的信噪比；双参量测量精度的提升均与理论3倍符合良好。当谱宽为125 GHz时，M和I参量均实现了10^–6—10^–7 rad量级测量，测量精度较传统单重弱测量提升约3倍。该方案利用双参量在百kHz至亚太赫兹(sub-terahertz)可调光谱范围内实现了高精度且高信噪比相位差测量，光子利用率较传统单重弱测量提升3倍，为相位非经典精密传感提供了兼具多参量并行和宽光谱适配性的可行方案。

综  述

基于光钟的精密测量研究进展

卢晓同，曹进，常宏

物理学报, 2026, 75(4):040303

DOI: 10.7498/aps.75.20251594

CSTR: 32037.14.aps.75.20251594

原文链接  PDF

摘要：光钟作为新一代时间频率标准，通过将本地振荡器频率精准参考至光频原子跃迁频率，具备更高的频率准确度和稳定度。自21世纪初第一台全光学¹⁹⁹Hg⁺光钟成功问世以来，光学原子钟在二十多年里实现了跨越式发展。当前顶尖光钟已实现10^–19量级的系统不确定度和频率稳定度，这一指标较传统微波原子钟提升了两个数量级以上，为基础物理研究和精密测量领域开辟了全新研究维度。本文系统综述了光钟的研究进展，包括中性原子光钟与离子光钟的性能突破、新型光晶格囚禁技术的应用以及系统误差抑制方法的创新；同时重点探讨了光钟在驾驭国际原子时、降低基本物理常数可能的变化速率上限、检验爱因斯坦等效性原理等精密测量领域的前沿应用，为后续光钟技术的发展与应用拓展提供参考。

奇异点传感及其发展简述

张理达，钮月萍，龚尚庆

物理学报, 2026, 75(4):040605

DOI: 10.7498/aps.75.20251419

CSTR: 32037.14.aps.75.20251419

原文链接  PDF

摘要：奇异点(exceptional point，EP)作为非厄米物理系统的属性，因其对微扰的亚线性放大响应，具有大幅度超越传统传感器灵敏度的潜力。近年来，EP传感已在光学、力学与量子等领域取得显著进展。本文将简要回顾EP的研究历史以及其增强传感的物理机制，进而介绍EP传感的现状，包括在不同物理系统中验证EP增强信号响应系数、信噪比及灵敏度的能力。在此基础上，探讨了EP传感领域目前面临的主要挑战，如噪声问题、稳定性等及其未来可能的发展方向。

二次型玻色系统中非厄米动力学的研究进展

赵华伟，刘鑫磊，黄馨瑶，张国锋

物理学报, 2026, 75(4):040606

DOI: 10.7498/aps.75.20251497

CSTR: 32037.14.aps.75.20251497

原文链接  PDF

摘要：非厄米物理是近年来快速发展的重要前沿研究领域，揭示了诸多新奇物理现象与功能应用。然而，当前非厄米物理的研究多集中于经典系统，非厄米特性对量子效应的影响作为亟待探索的关键科学问题，已发展为非厄米物理与量子物理交叉领域的新兴研究方向。无耗散二次型玻色系统中的压缩作用，既能使系统动力学演化呈现等效非厄米特性，又能诱导系统产生量子关联效应。因此，该系统不仅为实现量子体系中多样化的非厄米动力学提供了天然载体，更为深入探究非厄米动力学与量子关联等效应的内在联系、实现基于非厄米特性的量子调控提供了重要平台。本文介绍了二次型玻色系统中实现非厄米动力学的物理原理，回顾非厄米动力学诱导的典型物理效应，并总结了基于非厄米动力学调控系统量子关联的近期研究进展。

固态色心高压下量子磁探测研究进展

孙程美，仲成，段有意，周昊杰，王俊峰

物理学报, 2026, 75(4):040705

DOI: 10.7498/aps.75.20251370

CSTR: 32037.14.aps.75.20251370

原文链接  PDF

摘要：高压科学已成为探索物质在极端条件下新物态、新现象的核心前沿领域之一。高压环境中，磁场、压强等物理量的原位探测，对揭示物质在极端条件下的行为具有重要意义。然而，传统高压磁探测技术普遍面临空间分辨率低、灵敏度差、难以实现原位磁探测等难题。近年来，基于金刚石NV色心、碳化硅硅空位/双空位色心及六方氮化硼色心等的固态量子传感器，所构建的高压量子精密测量技术，凭借微米级空间分辨率、高灵敏度与优异的原位探测能力，为高压科学研究提供了创新性技术手段。本文系统地总结了高压极端条件对上述固态色心光学、自旋性质的影响，并以磁性材料的高压磁相变探测、超导材料的迈斯纳效应测量为例，介绍了基于固态色心高压下原位磁探测研究进展。该综述旨在为未来基于固态色心高压下量子精密测量的发展提供一定的技术路线指引。

专题文章网站链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/topics