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期刊信息/Journal information
中国科学（物理学 力学 天文学）
中国科学（物理学 力学 天文学）

王鼎盛 张杰

月刊

1674-7275

Physics@scichina.org

010-64015835

100717

北京东黄城根北街16号

中国科学（物理学 力学 天文学）/Journal SCIENTIA SINICA Physica,Mechanica & AstronomicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《中国科学》是中国科学院主办、中国科学杂志社出版的自然科学专业性学术刊物。《中国科学》任务是反映中国自然科学各学科中的最新科研成果，以促进国内外的学术交流。《中国科学》以论文形式报道中国基础研究和应用研究方面具有创造性的、高水平的和有重要意义的科研成果。在国际学术界，《中国科学》作为代表中国最高水平的学术刊物也受到高度重视。国际上最具有权威的检索刊物SCI，多年来一直收录《中国科学》的论文。1999年《中国科学》夺得国家期刊奖的第一名。
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    极端光学与信息科学前沿论坛专题·编者按

    龚旗煌
    1页
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    极紫外与X射线高精度薄膜光学系统关键技术及应用

    王占山黄秋实伊圣振张众...
    2-14页
    查看更多>>摘要：极紫外与X射线(XUV)光学系统在物质微观结构探测和高能物理等前沿科学和重大工程方面有重要应用。本文建立了 XUV薄膜表界面散射/反射的理论计算模型，发展了融合器件性能与系统结构误差的XUV光线追迹仿真方法;创建了XUV纳米多层膜界面缺陷解耦表征和生长调控方法，发展了数百毫米尺寸-几十皮米精度的多层膜镀制技术，研制了高效率XUV多层膜光栅新元件;发展了XUV掠入射和正入射成像系统的高精度集成装调技术，研制了系列X射线多通道KB成像和极紫外成像系统，成功应用于我国激光惯性约束聚变、同步辐射大科学装置和太阳观测任务等。

    极紫外与X射线多层膜光学系统

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    薄膜铌酸锂电光调制器研究进展

    范佳诺李文健罗强禹宣伊...
    15-33页
    查看更多>>摘要：电光调制器被广泛应用于光通信系统的发射端，通过外加电信号改变光载波的振幅、相位等信息，实现高速电信号与光信号之间的转换。随着用户对数据流量和通信网络带宽需求的增加，对电光调制器的性能、集成度等指标提出了更高的要求。薄膜铌酸锂调制器具有功耗低、带宽大、尺寸小及制备技术相对成熟的特点，是集成光路未来发展的有效解决方案之一。本文综述了薄膜铌酸锂调制器的工作原理及设计思路，系统总结了调制器重要的性能指标，介绍了相位调制器、马赫-曾德尔型强度调制器等主流结构电光调制器的研究进展，并讨论了当前用于提升调制器性能的有效方案，最后对薄膜电光调制器存在的问题及未来发展进行了总结与展望。

    铌酸锂电光调制器带宽半波电压集成光路

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    四峰跟踪自主全向适应CPT原子磁力仪

    王学锋邓意成卢向东徐强锋...
    34-43页
    查看更多>>摘要：卫星上测量地球磁场要求高精度的原子磁力仪具有全向测量能力，多数的单探头原子磁力仪不具备这一能力，CPT原子磁力仪理论上具有全向测量能力，但目前仍需要外部磁场方向参考，不能自主实现磁场的全向测量。本文提出了一种CPT原子磁力仪的分时扫描四峰双闭环控制方法，通过循环扫描+2，-2，+3和-3级CPT信号峰获得开环输出信号，并将4个CPT峰的开环输出处理形成两路控制回路的误差信号，一路求和用于校准0级中心频率，一路差分用于跟踪锁定±2，±3级CPT信号峰与0级信号峰之间的微波频率差。当磁场方向变化导致平行模式对应的±2级CPT信号峰消失时，通过±3级CPT信号峰与0级信号峰之间的微波频率差获得磁场大小，反之亦然，可以保持磁测数据连续不失锁，不需要外部磁场方向参考，首次实现了CPT原子磁力仪自主的全向测量能力。

    原子磁力仪相干布居囚禁磁场全向测量

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    距离阶梯与哈勃常数危机

    陈孝钿王舒
    44-54页
    查看更多>>摘要：哈勃常数是天文学中的一个重要参数。当前最前沿的两项观测证据在哈勃常数上出现了5倍标准差的差异，即"哈勃常数危机"。本文总结了基于距离阶梯测量哈勃常数方法中的几种常用量天尺，包括几何距离、造父变星、红巨星顶点恒星和Ⅰa型超新星;分析了它们的优缺点、潜在问题以及未来的优化预期。同时，介绍了几种潜在的量天尺。它们能帮助检查常用量天尺并独立测量哈勃常数。未来五年内，随着Gaia DR4的释放和视差零点的优化、詹姆斯韦伯望远镜的数据累积、中国空间站巡天望远镜的发射和观测及数据释放，天文学家将有望给出当前"哈勃常数危机"的答案。

    哈勃常数经典造父变星红巨星顶点恒星Ⅰa型超新星几何距离

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    力学反作用下Nb3Sn高场超导线圈磁-热不稳定性研究现状和挑战

    薛存贾鹏汪庆渝任晗熹...
    55-84页
    查看更多>>摘要：Nb3Sn线圈是高场磁体的关键核心部件，在高能物理、先进医疗、磁约束核聚变等方面有重要应用。然而国内外在Nb3Sn高场磁体制备后的测试过程中，遇到大量磁通跳跃，导致超导载流能力急速下降，严重影响失超保护，容易诱发过早失超。另外，超导线圈在强磁场、大电流环境下发生明显力学变形，而且超导电磁性能对力学变形很敏感，所以力学应变下Nb3Sn线圈磁-热不稳定性成为研制高场超导磁体亟待解决的难题之一。在造价高昂和后期很难修补和改造的背景下，发展Nb3Sn超导线圈磁-热不稳定性数值模拟方法，揭示电磁力对磁通跳跃和失超的影响机制，对抑制超导线圈磁通跳跃的优化设计和加快高场Nb3Sn磁体研制进度有重要意义。本文回顾了Nb3Sn高场磁体应用中涉及的力-电-磁-热多场耦合问题的研究现状，梳理了Nb3Sn超导线圈在应用中涉及的复杂本构关系、超导线圈磁-热稳定性和力学反作用这三个亟待解决的关键科学问题，并探讨了其中的困难和挑战。

    超导力学Nb3Sn高场磁体临界电流磁-热不稳定力学反作用

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    可验证的分布式盲量子计算

    熊文彪全俊宇谢幸佳朱江...
    85-95页
    查看更多>>摘要：盲量子计算(Blind quantum computation，简称BQC)技术让量子能力受限的用户可将量子计算任务委托给远程服务器执行，并同时保证输入、输出及算法的隐私性。但是在当前NISQ时期，由于受限于量子计算机的规模与性能，服务器无法完成大规模的量子计算任务。本文基于测量模型提出一种分布式BQC协议以扩大委托计算所能完成任务的规模。该协议将砖态结构资源态划分为两类较小规模的量子资源态，再借助优化后的非本地CZ操作将上述较小规模量子资源态纠缠成所需的较大规模的量子资源态，从而降低单个量子服务器的负担。而且优化后的非本地CZ操作的实现仅需服务器之间预共享Bell态而无需进行经典通信，这可以有效提高委托计算的并行性。此外，该协议还通过嵌入陷阱量子比特的方式实现可验证性。最后，针对未来量子服务器可能需要定期维护的情况提出一种量子服务器的替换方法。

    盲量子计算分布式量子计算委托量子计算可验证量子计算

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    挠率黑洞的全息爱因斯坦环

    桂金玉曾晓雄叶欢韩亦文...
    96-104页
    查看更多>>摘要：本文基于全息对偶，研究了具有挠率参数黑洞的爱因斯坦环。在AdS边界处考虑一个含时的高斯波源并研究了其响应函数。进一步，基于一个带凸透镜的光学系统，得到了屏上的爱因斯坦环。研究发现，随着观测者位置角度的变化，球对称的光子环将变成弧线或者光斑。当挠率参数增大，环半径变大;当视界半径增大，环半径减小;当角频率增大，环半径更清晰。此外，基于几何光学研究了光子的入射角，并发现这一角度与波动光学得到的光子环的入射角完全一致。这一结论证实了基于波动光学研究爱因斯坦环的有效性。

    挠率黑洞波动光学全息爱因斯坦环响应函数

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    模拟LISA数据挑战中的随机引力波背景辨识

    程俊李恩坤李长生杨江河...
    105-116页
    查看更多>>摘要：探测随机引力波背景，揭示极早期宇宙的演化过程和天体物理源族群特性是空间引力波探测计划的主要科学目标之一，将对基础物理和天体物理学产生重大影响。本文系统阐述了单个空间引力波探测器探测随机引力波背景的零通道方法，并对仪器噪声进行了详细的建模与分析。在此基础上，我们对模拟LISA数据挑战中的项目3。5展开实战。在贝叶斯数据分析框架下，本文采用马尔科夫链蒙特卡罗算法对模拟数据集中的物理参数进行评估，成功反演出仪器噪声和随机引力波背景，实现了对复杂噪声中随机引力波背景的精确辨识。

    随机引力波背景空间引力波探测器马尔科夫链蒙特卡罗算法

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    真空中超强啁啾激光场下正电子产生的二维动量分布

    任芝尚大凯李松涛杨世芳...
    117-126页
    查看更多>>摘要：运用数值求解量子动理学方程，研究了在不同形式超强啁啾激光场下真空中产生的正电子的二维动量谱分布，及不同啁啾系数下的粒子数密度。研究表明激光频率经过各种不同形式啁啾化后，在真空当中产生的正电子的二维动量谱呈现出明显的干涉效应，并且逐渐趋于各向同性，即正圆分布，这是啁啾场体现在二维动量谱上的显著特征。此外，还通过分析转变点结构来定性地理解发生各向同性、干涉效应的原因。对粒子数密度的研究表明，粒子数密度对啁啾系数非常敏感，随着啁啾参量的变化呈现出明显的周期性分布及增强，这在未来的实验中可以提供一种新的方式来增加正电子的产量。

    强啁啾场正负电子对二维动量分布

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