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Vol. 71, No. 15 (2022)

2022年08月05日

封面文章

超音速高密度喷流对撞过程中的高效能量转移
在双锥对撞点火激光核聚变方案中, 两个锥口相距约100 μm放置的金锥内氘氚球冠靶在高功率纳秒激光烧蚀驱动下, 获得沿金锥的球对称压缩和加速, 形成沿着金锥轴向的超音速高密度喷流, 出射喷流在两个金锥的几何中心发生对撞减速并形成聚变密度等离子体. 在对撞过程中, 高速运动喷流的动能转化为内能, 实现对等离子体的预加热, 与此同时, 皮秒拍瓦激光产生的高能快电子从垂直方向入射并加热高密度等离子体, 使其快速升温达到聚变温度, 实现聚变点火. 2020年在中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光联合实验室神光II升级激光装置上, 我们利用总能量为10 kJ的八路纳秒激光进行了两轮实验. 实验利用包括X射线汤姆逊散射、硬X射线单色背光成像、X射线条纹和分幅成像等多种主动、被动诊断方法对超音速高密度喷流对撞过程进行了高时空分辨研究, 实验测量发现, 在单锥口形成的超音速等离子体喷流密度为5.5—8 g/cm3; 在对撞过程中形成了阻滞时间约200 ps的高密度等离子体, 中心密度达到了(46 ± 24) g/cm3. 通过对等离子的温度、速度的分析发现, 对撞过程中动能到内能的转换效率高达89.5%. 张喆, 远晓辉, 张翌航, 刘浩, 方可, 张成龙, 刘正东, 赵旭, 董全力, 刘高扬, 戴羽, 谷昊琛, 李玉同, 郑坚, 仲佳勇, 张杰 必威体育下载 .2022, 71(15): 155201.
特邀综述
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总论 核物理学 原子和分子物理学 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学 气体、等离子体和放电物理 凝聚物质:结构、力学和热学性质 凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质 物理学交叉学科及有关科学技术领域 地球物理学、天文学和天体物理学 更正
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稳态微聚束加速器光源
唐传祥, 邓秀杰
2022, 71 (15): 152901. doi: 10.7498/aps.71.20220486
摘要 +
稳态微聚束(steady-state micro-bunching, SSMB)原理采用激光操控储存环中的电子, 可形成具有精微纵向/时间结构的电子束团, 即微聚束. 通过有机结合微聚束辐射的强相干特性以及储存环内电子束的高回旋频率特性, SSMB光源可提供高平均功率、窄带宽的相干辐射, 波段可覆盖从太赫兹到软X射线, 具有巨大的科学及产业应用前景. 本文在对现有加速器光源—同步辐射光源和自由电子激光简要介绍的基础上, 对SSMB的概念及潜力、原理验证实验进展、核心物理及关键技术挑战、清华SSMB-EUV光源方案及其对科学研究和芯片光刻潜在的变革性影响进行总结论述. 所综述的工作是在我国自己创新性工作基础上进行的, 对于国内读者了解该领域的工作及发展具有一定的帮助.
总论

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电路量子电动力学中基于超绝热捷径的控制相位门实现
王雪梅, 张安琪, 赵生妹
2022, 71 (15): 150301. doi: 10.7498/aps.71.20220248
摘要 +
针对绝热算法在系统演化过程中需要较长操作时间的问题, 本文提出了电路量子电动力学系统中基于超绝热捷径的两量子比特控制相位门的快速制备方案. 首先将量子比特的能级进行编码, 针对不同初始态分类讨论, 获得系统的有效哈密顿量. 通过反绝热驱动, 推导出系统有效哈密顿量的修正项, 以抑制不同本征态之间不必要的跃迁, 从而获得了高保真度的基于超绝热捷径控制相位门. 数值模拟验证了本方案的有效性, 最终保真度为0.991. 所提方案可以加速演化, 并且比绝热通道更有效. 此外, 本方案对谐振器的衰减和超导量子比特的退相干具有鲁棒性. 通过对谐振腔的泄漏、量子比特的自发辐射和退相位的影响分析, 得到的系统最终保真度始终保持在0.984以上.