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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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    空间引力波探测相关技术和科学应用系统专题·编者按

    汤勇
    1页
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    空间引力波探测现状与展望

    倪维斗
    2-63页
    查看更多>>摘要：空间引力波探测是依据引力理论推导出的天文动力学方程来探测引力波所引起航天器/天体间距离的改变和/或其状态的变化.基本方法是使用电磁波(包括射电、微波、光波、X光、伽马射线等)多普勒跟踪与发射接收两端的稳定频率标准(源)比对,如微波多普勒跟踪、光钟引力波探测、原子干涉引力波探测和激光干涉引力波探测等.若两端的频率源稳定性不足,则需使用基于多普勒跟踪组合的双路径广义迈克尔逊干涉.现在正在建造、规划的空间引力波探测器主要的是激光干涉仪,涵盖中频(0.1-10 Hz)、与低频(毫赫兹0.1-100 mHz和微赫兹0.1-100 μHz)波段引力波的探测.本文评述这些引力波探测的现况和展望.

    引力波空间引力波探测空间时延干涉激光迈克尔逊干涉引力波探测毫赫兹引力波微赫兹引力波分赫兹引力波多普勒跟踪光钟引力波探测原子干涉引力波探测

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    空间引力波探测科学数据处理的挑战与人工智能技术的应用

    王赫杜明辉徐鹏周宇峰...
    64-86页
    查看更多>>摘要：随着空间引力波探测项目,如LISA、太极、天琴等的不断推进,我们即将获得一个观察宇宙的全新视角.然而,这些项目的科学数据处理面临着前所未有的挑战,包括大量波源混叠、非稳态噪声、数据异常等.本文旨在为研究人员提供一个相对全面的视角,以贝叶斯统计推断框架为线索,综述了这些挑战及其可能的解决方案,讨论了从波源模板构建、探测器响应模拟,到噪声和数据异常处理的过程,并着重探讨了全局拟合与参数反演的技术策略,尤其是似然函数的构造与计算方法,以及如何利用多种随机采样技术提升分析效率和准确度.特别地,文章重点介绍了人工智能技术在引力波信号建模、噪声与数据异常处理、信号识别与参数估计等方面的应用,展示了人工智能如何为解决空间引力波探测数据分析中的复杂问题提供新的路径和工具.

    引力波探测数据处理参数估计人工智能

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    空间引力波探测惯性传感器及其关键技术

    王少鑫郭纬川赵平安王娟...
    87-104页
    查看更多>>摘要：空间引力波探测任务测量频段为0.1 mHz-1 Hz,该频段内的波源信息非常丰富.但受限于引力波微弱的信号强度,需要惯性基准——测试质量的残余加速度噪声水平低于10-15mS-2/Hz1/2.惯性传感器作为空间引力波探测核心的载荷之一,一方面通过一系列的功能设置和灵巧设计来屏蔽外界杂散力对测试质量的影响,另一方面与微推进器构成无拖曳控制系统,利用电容位移传感器的高精度测量以及多自由度驱动控制来维持测试质量在空间中的高精度free-fall运动,从而为激光干涉测量提供超稳惯性基准.为了满足测试质量苛刻的加速度噪声要求,惯性传感器在构建过程中,会涉及多种具有不同功能的子系统和关键技术.本文从空间引力波探测背景出发,介绍空间惯性传感器的基本工作原理和设计约束,进而对惯性传感器的相关关键技术进行探讨,并在最后对惯性传感器的应用和研究进行展望.

    空间引力波探测惯性传感器电容传感和静电力驱动控制电荷管理锁紧释放

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    面向空间引力波探测的激光干涉技术研究进展及展望

    王娟齐克奇王少鑫高瑞弘...
    105-123页
    查看更多>>摘要：随着地面引力波的成功探测,面向更低频段、更广目标波源、反映更多天体物理现象的空间引力波探测越来越受到各国研究团队的共同关注.为了明确探测计划现阶段的发展水平以及限制因素,为下一步干涉仪测量水平的提高做准备,本文围绕激光干涉测量技术,一方面对空间引力波探测的原理、国内外典型探测项目的在轨探测结果进行了回顾;另一方面展示了干涉测量系统的整体布局,介绍了主要噪声源的影响机制和抑制方法.

    空间引力波探测激光干涉测量技术干涉仪噪声分析

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    引力参考传感器地面测试扭摆研究进展

    李华东高志勇王智
    124-136页
    查看更多>>摘要：空间引力波探测已经成为国际宇宙学研究热点,欧美合作的LISA空间引力波探测计划和中国的太极、天琴空间引力波探测计划在合作与竞争并存的良好态势下迅猛发展.作为空间引力波探测的核心载荷,引力参考传感器在发射入轨前必须做相应的地面测试.为了解国内外利用扭摆对引力参考传感器进行地面测试的研究进展,本文简要介绍了引力参考传感器和利用扭摆对引力参考传感器的测试方法,总结了国内外扭摆的研究进展,并对用扭摆对引力参考传感器进行地面测试的发展趋势提出了展望,以期为太极计划引力参考传感器的研制和地面测试提供参考.

    空间引力波探测引力参考传感器扭摆地面测试

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    基于惯性传感器的多自由度电容传感标定测试方法

    刘东旭王少鑫齐克奇董鹏...
    137-147页
    查看更多>>摘要：电容传感器是实现空间任务中高精度位移探测的关键部件,受到敏感结构加工误差以及电子学器件精度的影响,系统电路的实际增益往往与理论之间存在一定差异.本文以差分放大电路为核心,对电容传感电路各环节的理论模型进行分析,并在此基础上构建了其增益及零偏模型.同时结合敏感结构工程样机开展了相关的标定实验,实现了多自由度上位移到电压的精确高效标定.此外,还提出了一种与之相对应的调制标定方法,能够有效地降低低频扰动造成的干扰,并通过实验验证了该标定方案的可行性以及零偏模型的准确性.结果显示,在未进行温控调节的情况下,各通路在多次测试下所得的标定增益系数的RMSPER值均小于0.2％o.

    电容传感多自由度标定敏感结构零偏模型

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    毫赫兹手征引力波背景的类轴子场起源

    丁可忆付成杰徐宝屿张云龙...
    148-157页
    查看更多>>摘要：引力波探测打开了探索天体物理和宇宙学中基本问题的新窗口.本文简要介绍了手征引力波背景的早期宇宙起源,面向空间引力波探测器LISA、太极和天琴等所对应的毫赫兹频段.本文对比了在宇宙早期辐射主导时期,类轴子-暗光子耦合和类轴子-引力子耦合两种模型中由类轴子场产生的手征引力波谱,并讨论了具有引力陈-西蒙斯耦合的轴子单场暴胀机制.数值计算了在不同模型下产生的引力波频谱形状及红移到今天的峰值频率范围,并讨论了由陈-西蒙斯拓扑项引起的引力波信号宇称破缺效应.

    手征引力波类轴子场早期宇宙

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    利用弱Hardy型悖论与Hardy-Bell不等式检验Bell非局域性

    韩看远郭志华曹怀信汤卫东...
    158-173页
    查看更多>>摘要：Bell非局域性是最为特殊的量子非局域性,也是量子信息处理的重要资源.检验Bell非局域性通常有两类方法:Bell不等式方法与全对无(All-versus-Nothing,AvN)证明.后者包括GHZ论述和Hardy悖论方法.本文通过构建弱Hardy型悖论和Hardy-Bell不等式,以及Hardy不等式,提出了检验关联张量与量子态的Bell非局域性的新方法.首先,建立了弱Hardy型悖论(WHLP),并获得了三体关联张量的Hardy-Bell不等式(HBI).基于已有的n比特纯态的Hardy不等式,证明了n比特Bell局域关联张量的Hardy不等式.其次,建立了基于条件概率的三体系统的WHLP和HBI.从理论和实验角度来看,我们构建的WHLP比通常的Hardy型悖论更容易构建,因此在检验Bell非局域性方面更加有效.

    关联张量Bell非局域性弱Hardy型悖论Hardy-Bell不等式Hardy不等式

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    基于双模控制的单光子扫描成像技术

    杨旭谭吉锋韩威闫瑞涛...
    174-184页
    查看更多>>摘要：单光子扫描成像作为一种前沿技术,在空间目标探测、空中目标预警、空间量子通信、基于金刚石空穴的量子信息处理、光量子计算等领域有着广泛的应用前景.在单光子扫描成像系统设计中,扩展作用距离与提升扫描速度之间存在矛盾.针对该问题,本文开展了基于双模控制的单光子扫描成像技术的研究,并完成了实验验证.该系统采用了基于转台和快反镜双模控制的扫描方法,通过发射视场、接收视场、扫描轨迹和扫描速度间的精密配合,实现了对单光子扫描成像系统的作用距离和扫描速度的同时提升.相较于传统的单光子扫描成像技术,本方案在相同的作用距离下扫描速度更快,在相同扫描速度下作用距离更远,为各种应用场景下远距离目标的快速扫描需求提供可靠的技术手段,对单光子扫描成像技术的发展具有重要意义.

    单光子探测双模控制三维扫描成像转台快反镜

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