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提出一種基于超構(gòu)表面透鏡雙焦點(diǎn)輻射的量子點(diǎn)單光子源結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對(duì)位于雙焦點(diǎn)上的量子點(diǎn)和其鏡像的輻射光子能實(shí)現(xiàn)方向可控的準(zhǔn)直出射，并能同時(shí)實(shí)現(xiàn)左右旋偏振態(tài)的按需調(diào)控。為提高光子的收集效率，在結(jié)構(gòu)背部設(shè)置有一面反射鏡，反射光子可以等效為量子點(diǎn)鏡像發(fā)射的光子。實(shí)驗(yàn)制備該量子光源的最大挑戰(zhàn)在于如何精確地把量子點(diǎn)和其鏡像集成在超構(gòu)表面透鏡的雙焦點(diǎn)上。王雪華教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)發(fā)展超構(gòu)表面制備技術(shù)和前期研究“三高”量子糾纏光子源【Nature Nanotechnology 14，586（2019）】所發(fā)展的定位精度達(dá)10納米的熒光成像精確定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了量子點(diǎn)和其鏡像與超構(gòu)表面透鏡雙焦點(diǎn)的精確重合，演示了到目前為此所報(bào)道的最小發(fā)散角（3.17度）的準(zhǔn)直出射，并實(shí)現(xiàn)了左、右旋偏振態(tài)分離可調(diào)且偏振度達(dá)88%的按需調(diào)控單光子源。該研究工作提供了基于超構(gòu)表面調(diào)控量子光源的新方案，為推進(jìn)量子光源性能的按需調(diào)控和實(shí)用化向前邁出了非常重要的一步。

1. 痛點(diǎn)問(wèn)題 激光雷達(dá)技術(shù)存在固有缺陷，造成安全隱患與高昂成本。激光雷達(dá)技術(shù)主要有以下三個(gè)缺點(diǎn)： 1）遠(yuǎn)距離探測(cè)會(huì)漏視目標(biāo)，點(diǎn)云圖觀看舒適度極低。激光雷達(dá)使用點(diǎn)掃描方式探測(cè)距離，探測(cè)距離越遠(yuǎn)像點(diǎn)間隔越大，像點(diǎn)之間有漏視問(wèn)題。激光雷達(dá)采用點(diǎn)掃描方式形成點(diǎn)云圖，對(duì)人眼而言無(wú)法直接辨識(shí)目標(biāo)； 2）激光信號(hào)易受干擾，造成嚴(yán)重安全隱患；不同激光雷達(dá)之間會(huì)產(chǎn)生干擾，因?yàn)楣庾V資源有限，這是無(wú)法克服的問(wèn)題； 3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，工業(yè)生產(chǎn)難度大。激光雷達(dá)使用多線(xiàn)激光提高掃描速度，對(duì)生產(chǎn)工藝要求極高。機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的磨損會(huì)直接影響激光雷達(dá)的壽命及電機(jī)控制的精度，需要定期調(diào)校和維護(hù)。 2. 解決方案 清華大學(xué)物理系的科研團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)八年的研究，業(yè)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了芯片級(jí)的量子關(guān)聯(lián)成像系統(tǒng)，相關(guān)算法和硬件系統(tǒng)獲得了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。 量子關(guān)聯(lián)成像技術(shù)能為智能設(shè)備安裝“眼睛”，實(shí)現(xiàn)成像與3D測(cè)繪功能，核心專(zhuān)利是量子物理算法，以低成本實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)繪與成像，有效彌補(bǔ)了激光雷達(dá)技術(shù)的重大應(yīng)用缺陷，為獲取高空間分辨率的3D測(cè)繪提供了全新的技術(shù)手段。 尋求有開(kāi)發(fā)ASIC芯片、硅光芯片和電子器件產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)開(kāi)展業(yè)務(wù)合作。

產(chǎn)品規(guī)格：高度≥1.2m，寬度可根據(jù)需要任意選擇（1.2m~4m），整板無(wú)拼接。 產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)： 1.擁有獨(dú)家開(kāi)模大尺寸，可直接替代投影幕布（獨(dú)家無(wú)邊投影板是投影機(jī)最佳拍檔）。投影成像色彩柔和，無(wú)光斑，一體化設(shè)計(jì)，可在投影區(qū)域直接手寫(xiě)或筆寫(xiě)。 2. 保護(hù)學(xué)生視力，緩解視覺(jué)疲勞，環(huán)保書(shū)寫(xiě)最佳方案。采用特殊米黃板面材料，色譜波長(zhǎng)在500~700納米之間，科學(xué)證明該波段為人眼視網(wǎng)膜最能接受色譜段。 3. 無(wú)粉塵性，環(huán)保教學(xué)，實(shí)現(xiàn)100%無(wú)塵教學(xué)。從而徹底杜絕電子設(shè)備因粉塵而導(dǎo)致的使用故障，延長(zhǎng)配套電子設(shè)備使用壽命。 4. 更適于水墨書(shū)寫(xiě)濕擦教學(xué)。板面經(jīng)過(guò)5層靜電噴涂而成，解決了普通黑板親水性，吸附性，摩擦力等問(wèn)題。 5.板面書(shū)寫(xiě)流暢，耐磨，不打滑。 產(chǎn)品特性：  高質(zhì)量版面材質(zhì)，硬度≥9H，光澤度≤16GH，背板采用厚度為0.4mm鍍鋅鋼板。  

傳統(tǒng)的量子振蕩理論，包括考慮了塞曼劈裂的SdH振蕩，都無(wú)法解釋最新發(fā)現(xiàn)的對(duì)數(shù)周期現(xiàn)象。這預(yù)示著該工作為量子振蕩家族增加了一個(gè)新的成員。此外，相對(duì)于已知的量子極限以外的量子態(tài)，例如分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)、魏格納晶體以及密度波相變等，該研究同時(shí)揭示了一種量子極限之外的新型量子態(tài)。? 進(jìn)一步分析表明，這一新奇發(fā)現(xiàn)中磁電阻振蕩的對(duì)數(shù)周期性實(shí)質(zhì)上是離散標(biāo)度不變性的明顯特征。標(biāo)度不變性指體系在任何尺度下都是自相似的，體系不存在特定的特征尺度。離散標(biāo)度不變性是連續(xù)標(biāo)度不變性破缺的結(jié)果，其顯著特征是體系的特征尺度滿(mǎn)足等比數(shù)列。對(duì)數(shù)周期振蕩是離散標(biāo)度不變性的典型特征，這一特征在動(dòng)物學(xué)、金融危機(jī)、地震、湍流等多種研究領(lǐng)域中都有所體現(xiàn)。在經(jīng)典物理體系里，離散標(biāo)度不變性存在于非線(xiàn)性方程導(dǎo)致的分形結(jié)構(gòu)中。譬如著名數(shù)學(xué)物理學(xué)家龐加萊提出的龐加萊圓盤(pán)模型就是一種滿(mǎn)足自相似性的分形結(jié)構(gòu)，參見(jiàn)荷蘭著名畫(huà)家埃舍爾的畫(huà)作Circle Limit III （圖2A）。對(duì)于量子體系，目前已知的只有Efimov三體束縛態(tài)表現(xiàn)出離散標(biāo)度不變的行為。近年來(lái)，Efimov三體束縛態(tài)在冷原子實(shí)驗(yàn)中得到了觀測(cè)，進(jìn)而激發(fā)了相關(guān)領(lǐng)域極大的研究熱情。

本項(xiàng)目研發(fā)的新型量子吸藍(lán)光材料，用于防藍(lán)光眼鏡，防藍(lán)光護(hù)眼貼膜等產(chǎn)品。可用于防護(hù)液晶（LCD）和有機(jī)電致發(fā)光（OLED）手機(jī)，電腦顯示器等電子產(chǎn)品顯示器屏幕發(fā)出的高能藍(lán)光，實(shí)現(xiàn)健康護(hù)眼的目的。該種新型量子吸藍(lán)光材料具有超強(qiáng)的光波過(guò)濾功能，比市面現(xiàn)有主流吸藍(lán)光材料效果高10－100倍，處于世界領(lǐng)先水平。在技術(shù)層面優(yōu)于市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn)品。依托于先進(jìn)的新型量子技術(shù)制備防藍(lán)光護(hù)眼鏡片和護(hù)眼貼膜，可高效吸收藍(lán)光，從根本上解決電子產(chǎn)品藍(lán)光傷害這一社會(huì)痛點(diǎn)問(wèn)題。本項(xiàng)目量子防藍(lán)光眼鏡和貼膜產(chǎn)品的生產(chǎn)有兩條技術(shù)路線(xiàn)，主要步驟如下：1、無(wú)機(jī)吸藍(lán)光材料分散在聚合物基材（如聚碳酸酯,聚丙烯酸酯）中直接成型；2、無(wú)機(jī)吸藍(lán)光材料分散在紫外光固化膠水中，采用涂布技術(shù)制作鏡片或者可貼合膜片。

量子材料與量子相變是本世紀(jì)凝聚態(tài)物理與材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。量子相變與傳統(tǒng)的熱力學(xué)相變不同，是在絕對(duì)零度下調(diào)節(jié)非熱力學(xué)參量而發(fā)生的相變，相變點(diǎn)附近量子漲落而非熱漲落起了重要作用。作為量子相變的經(jīng)典范例，二維超導(dǎo)-絕緣體相變以及超導(dǎo)-金屬相變研究獲得了2015年美國(guó)凝聚態(tài)物理最高獎(jiǎng)巴克利獎(jiǎng)。在量子相變過(guò)程中，除超導(dǎo)基態(tài)和絕緣基態(tài)外，量子金屬態(tài)是否存在于二維超導(dǎo)體系一直是理論與實(shí)驗(yàn)上爭(zhēng)論的焦點(diǎn)（Rev. Mod. Phys.91, 11002 (2019)）。根據(jù)安德森標(biāo)度理論，由于量子干涉效應(yīng)以及相位相干長(zhǎng)度在零溫下發(fā)散的特性，載流子在趨于絕對(duì)零度時(shí)會(huì)表現(xiàn)出局域化效應(yīng)，因此理論上不存在二維量子金屬基態(tài)。盡管實(shí)驗(yàn)上在各種二維電子體系發(fā)現(xiàn)了量子金屬態(tài)的可能跡象，但受低臨界溫度的制約以及外界高頻噪聲的影響（Science Advances 5, 3826 (2019)），二維量子金屬態(tài)的存在與否仍存在著巨大爭(zhēng)議，是近三十年來(lái)國(guó)際學(xué)術(shù)界一直懸而未決的重要物理問(wèn)題。 最近，北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料中心王健教授、博雅博士后劉易與合作者在高溫超導(dǎo)納米多孔薄膜中首次完全證實(shí)了量子金屬態(tài)的存在。通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)離子刻蝕的時(shí)間，研究團(tuán)隊(duì)在高溫超導(dǎo)釔鋇銅氧（YBCO）多孔薄膜中實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)-量子金屬-絕緣體相變。量子金屬態(tài)存在的直接證據(jù)是體系的電阻隨著溫度降低表現(xiàn)出飽和特性，在高溫超導(dǎo)體YBCO薄膜中，該電阻飽和溫度高達(dá)5K，這一溫度相比于傳統(tǒng)超導(dǎo)體系提高了1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，大大提升了量子金屬態(tài)的穩(wěn)定性和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。通過(guò)高頻濾波器極低溫對(duì)照實(shí)驗(yàn)表明，是否添加濾波器對(duì)體系的電阻在低溫下的飽和規(guī)律沒(méi)有明顯的作用，有效地排除了外界高頻噪聲對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，為量子金屬態(tài)的存在提供了可靠的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。實(shí)驗(yàn)還揭示了量子金屬態(tài)的霍爾電阻為零歐姆，意味著量子金屬態(tài)具有與超導(dǎo)體類(lèi)似的粒子空穴對(duì)稱(chēng)性（particle-hole symmetry）。 此外，實(shí)驗(yàn)表明量子金屬態(tài)在低溫下滿(mǎn)足歐姆定律且具有巨磁阻效應(yīng)，這些發(fā)現(xiàn)也與理論上對(duì)量子金屬態(tài)的預(yù)期吻合。 研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)的極低溫電輸運(yùn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)，金屬與絕緣這三個(gè)量子基態(tài)都有與庫(kù)珀電子對(duì)相關(guān)的h/2e周期的超導(dǎo)量子磁通振蕩，這表明量子金屬態(tài)與傳統(tǒng)金屬不同，是玻色金屬態(tài)，揭示了庫(kù)珀對(duì)玻色子對(duì)量子金屬態(tài)的形成起到了主導(dǎo)作用。（注：傳統(tǒng)金屬中導(dǎo)電是電子，也即費(fèi)米子）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于超導(dǎo)態(tài)的樣品，量子振蕩振幅隨溫度的降低迅速增加而發(fā)散; 對(duì)于絕緣態(tài)的樣品，振幅隨溫度的降低先迅速增加然后在低溫下衰減; 而對(duì)于量子金屬態(tài)的樣品，振幅隨溫度的降低先迅速增加然后在低溫下飽和。進(jìn)一步分析揭示出振蕩振幅飽和對(duì)應(yīng)于相位相干長(zhǎng)度飽和，是量子金屬形成的一種可能機(jī)制。有意思的是通過(guò)調(diào)控正常態(tài)電阻僅兩個(gè)數(shù)量級(jí)，量子振蕩振幅從超導(dǎo)態(tài)樣品到最絕緣的樣品變化了九個(gè)數(shù)量級(jí)，這意味著多孔高溫超導(dǎo)體系具備很好的相位相干調(diào)控性。 該工作于2019年11月14日在線(xiàn)發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Science》上。（DOI: 10.1126/science.aax5798；https://science.sciencemag.org/content/early/2019/11/13/science.aax5798）。北京大學(xué)王健教授、布朗大學(xué)James M. Valles Jr 教授、電子科技大學(xué)熊杰教授是本文的共同通訊作者，電子科技大學(xué)博士生楊超和北京大學(xué)博士后劉易為文章共同第一作者，北京大學(xué)為第一通訊作者單位。這一工作的主要合作者還包括布朗大學(xué)Jimmy Xu教授，北京大學(xué)林熙研究員，北京師范大學(xué)劉海文研究員，清華大學(xué)姚宏教授，電子科技大學(xué)李言榮院士等。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)、量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心、中科院卓越創(chuàng)新中心、低維物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金、北京市自然科學(xué)基金、北京市交叉科學(xué)與技術(shù)基金、博士后科學(xué)基金等支持。 二維高溫超導(dǎo)體系中量子玻色金屬態(tài)的證實(shí)是王健研究組與合作者繼量子格里菲斯奇異性發(fā)現(xiàn)以來(lái)（Science 350, 509 (2015)); Nature Communications 10, 3633 (2019)），在二維超導(dǎo)量子相變領(lǐng)域的又一重要突破。該工作為國(guó)際上爭(zhēng)論了三十多年的量子金屬態(tài)的存在提供了有力的證據(jù)，并為研究量子金屬態(tài)提供了新思路。該工作也得到了美國(guó)科學(xué)院院士斯坦福大學(xué)Steven A. Kivelson教授的高度評(píng)價(jià)，評(píng)論文章發(fā)表在Journal Club for Condensed Matter Physics（凝聚態(tài)物理期刊俱樂(lè)部）上。Kivelson教授指出：“這一工作對(duì)量子材料的理解具有基礎(chǔ)性的重要意義”。圖一， 釔鋇銅氧（YBCO）納米多孔薄膜中的超導(dǎo)-量子金屬-絕緣體量子相變。(A)用多孔氧化鋁（AAO）模板蝕刻法制備YBCO納米多孔薄膜的工藝示意圖。(B) YBCO納米多孔薄膜掃描電鏡（SEM）圖像。(C) YBCO納米多孔薄膜的幾何結(jié)構(gòu)示意圖。(D)不同刻蝕時(shí)間下YBCO納米多孔薄膜的電阻對(duì)溫度的依賴(lài)關(guān)系。超導(dǎo)態(tài)(SC)、反常金屬態(tài)(AM1)、過(guò)渡態(tài)(TS)和絕緣態(tài)(INS)四種典型薄膜的電阻溫度曲線(xiàn)用黑色表示。圖二,量子金屬態(tài)證據(jù)。(A)量子金屬態(tài)薄膜和超導(dǎo)薄膜的輸運(yùn)曲線(xiàn)。其中低溫下電阻的飽和行為為量子金屬態(tài)的特征。(B) 量子金屬態(tài)薄膜極低溫輸運(yùn)曲線(xiàn)。是否采用高頻濾波器并不改變量子金屬態(tài)飽和電阻的特征。插圖: 量子金屬態(tài)薄膜的I-V曲線(xiàn)，符合歐姆定律，亦為量子金屬態(tài)的證據(jù)。(C)典型量子金屬態(tài)薄膜的霍爾電阻和縱向電阻隨溫度的變化圖。霍爾電阻(Rxy)在低溫下趨于零，而縱向電阻不為零，表現(xiàn)出量子金屬態(tài)的特征。插圖: 量子金屬態(tài)薄膜不同溫度下的霍爾電阻(Rxy)。(D) 量子金屬態(tài)薄膜的巨磁阻效應(yīng)，與理論上對(duì)量子金屬態(tài)的預(yù)期相符。圖三，庫(kù)柏對(duì)在量子相變過(guò)程中的相干性衍變 (A)超導(dǎo)態(tài)、(B) 量子金屬態(tài)、(C)絕緣態(tài)的磁導(dǎo)振蕩圖。 (D) 不同溫度下，所有YBCO薄膜的磁導(dǎo)振蕩的振幅。對(duì)于量子金屬態(tài)薄膜，磁導(dǎo)振蕩的振幅隨溫度的降低在5 K左右而飽和。而超導(dǎo)態(tài)薄膜磁導(dǎo)振蕩的振幅在低溫下發(fā)散，絕緣態(tài)薄膜磁導(dǎo)振蕩的振幅隨著溫度降低先增加后減小。(E) 通過(guò)相位相干的近似模型，計(jì)算得到量子金屬態(tài)的相位相干長(zhǎng)度在低溫下飽和。揭示了量子金屬形成的一種可能機(jī)制。

實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，原子能級(jí)以及與原子相互作用的光脈沖序列復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系精密測(cè)量物理與量子光學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展國(guó)際合作研究，在突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限的精密測(cè)量研究中取得系列重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)利用預(yù)測(cè)和回溯測(cè)量的方法，實(shí)現(xiàn)了迄今含原子數(shù)最多的原子自旋壓縮以及突

本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了一種量子保密通信保障信息傳輸安全條件下的量子安全云智慧考場(chǎng)作弊防控新技術(shù)，并成功地開(kāi)發(fā)了量子安全云智慧偵測(cè)器屏蔽、量子安全偵測(cè)等終端產(chǎn)品， 所開(kāi)發(fā)完成的量子安全云智慧考場(chǎng)技防平臺(tái)，確保考試安全和公平公正”的明確指示，針對(duì)當(dāng)前無(wú)線(xiàn)電作弊的現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)，實(shí)施有效的考場(chǎng)電子防衛(wèi)。該系統(tǒng)偵測(cè)范圍涵蓋當(dāng)前已知的幾乎所有無(wú)線(xiàn)電作弊設(shè)備（包括語(yǔ)音通信、字符通信以及手機(jī)/對(duì)講機(jī)等），兼具實(shí)時(shí)偵測(cè)、作弊信號(hào)識(shí)別、作弊信號(hào)內(nèi)容探測(cè)、作弊信號(hào)還原取證、對(duì)作弊信號(hào)實(shí)施阻斷等多種能力。功能全面強(qiáng)大，易于部署，且能夠接入考務(wù)綜合管理平臺(tái)，通過(guò)數(shù)據(jù)接口鏈接支持與巡查指揮等其他系統(tǒng)的互聯(lián)互通和協(xié)同工作，是目前業(yè)內(nèi)最先進(jìn)最完整的高科技作弊防控解決方案。 

不同量子系統(tǒng)之間的相干相互作用是量子物理和量子技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)基本科學(xué)問(wèn)題。Jaynes-Cummings (JC)模型描述了兩能級(jí)量子系統(tǒng)和量子化的場(chǎng)之間的兩體相干相互作用，它是量子體系中光-物質(zhì)相互作用的典型代表，奠定了量子光學(xué)的基礎(chǔ)。