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关键词： 轴承磨损故障预测   LSTM神经网络   基于LSTM神经网络的旋转机电轴承磨损故障预测方法  

摘要： 轴承作为旋转机电设备的重要组成部分之一,在电机设备中起着支撑主轴,传递力矩的作用,而电机轴承的工作条件和其在旋转设备中起到的作用使其极易受到损害。因此,针对轴承的故障预测研究受到了多数学者的关注。因此本文提出了基于长短期记忆(Long Short Term Memory,LSTM)神经网络的旋转机电轴承磨损故障预测方法,主要研究内容如下: (1)轴承故障特性分析。通过对正在运行的旋转机电中的轴承的结构进行分析,得到轴承会产生磨损、疲劳、机械腐蚀、电腐蚀、塑性变形、破裂和开裂等故障。同时采用美国西储大学滚动轴承数据集对轴承的振动信号特征进行分析,得出轴承正常状态下的能量熵Hen值为0.3160,轴承内圈磨损故障状态下的能量熵Hen值为0.2775,轴承外圈磨损故障状态下的能量熵Hen值为0.3318,轴承滚动体磨损故障状态下的能量熵Hen值为0.3657,得到轴承正常信号、内圈磨损故障信号、外圈磨损故障信号、滚动体磨损故障信号频谱图以及时域图。 (2)提出基于LSTM神经网络的旋转机电轴承磨损故障预测方法。考虑到基于循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)的磨损故障预测方法模型训练后的收敛效果不佳,会存在一定的误差,因此提出基于LSTM神经网络的旋转机电轴承磨损故障预测方法,该方法将历史的机电轴承磨损故障数据作为一个时间序列数据,用来训练LSTM神经网络,LSTM神经网络的输入为当前的电机轴承运行数据以及历史故障数据,来预测未来一个单位时间内的故障情况。采集的南网某500k V变电站高压并联电机轴承集中前10%的数据作为实验数据,进行小样本情况下的预测效果评估,实验结果表明基于LSTM神经网络的电机轴承磨损故障预测方法相比基于RNN神经网络的轴承磨损故障预测方法误差范围更小。 (3)提出基于LSTM神经网络的旋转机电轴承磨损故障预测方法。考虑到常见轴承磨损故障预测,存在模型适用性有限、适应性较差、存在不均衡数据集、小样本轴承故障预测稳定性差、预测精度较低,因此提出了一个基于LSTM神经网络的旋转机电轴承磨损缺陷预测系统。该故障预测方法由LSTM神经网络模块、样本吃模块、决策模块组成。进行10次实验,该方法每次的轴承磨损故障预测准确率都在95%以上,体现了较好的预测准确性。同时选取12K采样频率下的驱动端轴承磨损故障数据中的3种故障数据,使用建立的预测模型通过对3种磨损故障分类来对模型准确度进行验证,试验结果表明该方法的模型可靠性、模型效率、模型可用性相较于基于距离的异常检测方法(DAD)、基于浅层的机器学习预测方法(SML)、基于深度神经网络的预测方法(DNN)、基于单分类器的预测方法(OCC)的实验对比分析可知,基于LSTM神经网络的旋转机电轴承磨损故障预测方法在模型可靠性、模型效率、模型可用性方面都有良好的表现。 (4)基于LSTM神经网络的旋转机电轴承磨损故障预测系统设计与实现。为了验证基于LSTM神经网络的旋转机电轴承磨损故障预测方法的是实用性,对该方法进行设计与实现,通过建立一个具有各种测试技术的测试环境,对开发的系统进行了真阳性率(TPR)和假阳性率(FPR)的测试。该系统包括用户管理、轴承故障诊断、日志管理和统计模块,结果表明,在经过该系统的处理后,TPR值上升,FPR值下降,证明了该系统的实用性。

关键词： 沙柳   圆锯片   磨损预测   PSO-BP神经网络   遗传算法  

摘要： 我国是世界上土地荒漠化最严重的国家之一,每年都会投入大量的人力、物力和财力对抗土地荒漠化带来的危害。大量种植沙地宜生植物,对于遏制土地荒漠化具有重要作用。沙柳是我国西北沙区防风固沙的主要树种,平茬复壮是对沙柳进行生长更新的主要措施,锯切是平茬作业的关键环节。65Mn整体式圆锯片是平茬的主要刀具,但由于沙柳生长环境复杂,平茬过程中存在着锯片易磨损、茬口质量差等突出问题。针对上述问题,本论文通过模拟仿真、实际工况下的锯切磨损试验分别研究了圆锯片锯切性能和磨损规律,利用PSO-BP神经网络对各齿形角在不同切削长度下的磨损量进行预测,并结合遗传算法进行齿形优化。本文重点开展了以下三方面工作:首先,设计横向切削齿形,包括前角、后角和前刀面斜磨角,构建系列圆锯片的三维模型,利用LS-dyna有限元软件进行单因素分析,研究了不同齿形角的切削力和切削功耗,确定了各齿形角的优化区间,并分析了锯齿断续切削的失效形式。基于各齿形角优化区间,设计、试制了混合齿圆锯片,通过数值模拟与锯切试验台验证模型的有效性,认为在较复杂的锯切条件下该模型是有效的。其次,为获取真实锯切工况下的锯齿磨损退化数据,利用中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院设计制造的9GZ-0.5型自走式灌木平茬机,在鄂尔多斯市库布齐沙漠进行圆锯片平茬磨损试验,得到了35组齿形角在全生命周期内的磨损量数据,分析了锯齿在不同磨损阶段的退化过程。基于稳定磨损阶段末期的试验数据,设计了中心组合试验并进行方差分析,发现后角和前刀面斜磨角是影响锯齿磨损的主要原因;通过齿形角在稳定磨损阶段末期磨损量的回归分析,得到的最佳齿形角度为前角-10°,后角17°,前刀面斜磨角12°。最后,讨论分析了神经网络对锯齿磨损规律的适用性,并基于磨损试验数据训练了PSO-BP神经网络,以用于预测不同齿形在不同切削长度下的磨损量数据。利用经过训练的PSO-BP神经网络结合遗传算法对齿形结构进行优化,优化后的各齿形角度为前角-10.7288°、后角17.6124°、前刀面斜磨角12.6823°。与试验回归方程优化结果基本一致,具体齿形加工角度视精度要求确定。本论文对沙柳平茬圆锯片齿形进行了优化设计,研究成果为我国荒漠化防治提供了技术支持,具有一定的理论意义和实际价值,也为今后相关领域的研究提供了参考和借鉴。

关键词： 风扇叶片   前缘   流固耦合   颗粒物冲蚀   振动特性  

摘要： 涡轮风扇发动机在实际运行过程中会吸入夹杂在空气中的颗粒物,颗粒物撞击会造成前缘退化成钝头形状,影响内部流场,导致发动机气动性能的下降,而基于钝头叶片进行前缘优化能够恢复其气动性能。然而,单方面考虑气动性能的变化是片面的,因为前缘形状变化一方面会改变流场,导致颗粒物轨迹以及叶片表面的气动载荷发生变化,另一方面,叶片前缘形状的变化也会引起离心载荷的变化,引起叶片振动特性改变,因此应该从气动,颗粒物冲蚀磨损速率与叶片振动特性对前缘钝头与优化过程进行多角度、多维度的综合评估。本文以某型大涵道比涡扇发动机风扇转子叶片为研究对象,采用定常数值模拟计算方法,进行了以下研究工作:(1)通过对三种90%叶高超音叶型与三维叶片进行数值模拟计算,发现在设计点工况下,钝头叶型总压恢复系数相比原始叶型下降0.05%,优化后叶型相比原始叶型,其总压恢复系数增加0.1%,钝头叶型的通道正激波强度明显下降,波前马赫数降低了2.87%,总压恢复系数相较于原型,增加4%,优化叶型激波强度介于二者之间。相同工况下,钝头叶片相比原始叶片,其流量更小,效率更低,压比也稍低,同时,其差距在近喘点附近更加明显,在近堵塞点附近差距较小。250μm钝头前缘叶片的稳定工作裕度相较原始叶片下降1.11%,优化后叶片的工作裕度比原始叶片增大0.89%。(2)通过单向流固耦合计算,发现在颗粒物直径较小时,冲蚀分布与叶高无关,冲蚀区域分布沿展向与轴向比较平均,随着颗粒物直径增加,离心力作用变大,颗粒物跟随气流作用减弱,轨迹更加接近直线,冲蚀区域更加集中并且靠近叶片前缘,随着叶高增加,冲蚀率不断增加。大部分颗粒物与风扇叶片碰撞位置在叶片压力面处。冲蚀率与颗粒物浓度之间成正比例关系。无论颗粒物直径大小以及风扇处于何种工况,叶片前缘处的冲蚀率始终远大于其他部位。近喘点工况相较于设计点工况,其冲蚀区域更加靠近叶片前缘,并且颗粒物直径越小,其表现越明显。颗粒物直径为10μm与100μm时,三种叶片冲蚀情况无明显规律呈现,颗粒物直径为500μm时,钝头前缘处冲蚀率在全叶高处均大于原始叶片与优化后叶片。(3)通过将气动力加载到叶片表面进行单向流固耦合计算,发现离心载荷在风扇叶片力学变形与振动频率中,占据主要地位。前缘形状的改变不会明显改变叶片的模态振型,随着振动阶数的提高,三种叶片的固有频率均在提高,但是在同一阶数下,不同的叶片的固有频率具有差异性,钝头叶片的固有频率最高,优化后叶片次之,原始叶片的固有频率最低。原始叶片有5个共振点,但是均满足10%裕度要求,钝头叶片在K=1和3时存在5.5%与5.94%两个不满足要求的共振点,经过优化后的叶片在K=1时有一个共振点裕度为9.22%,达不到裕度要求。

关键词： 磨损   相对运动   故障分析   凹槽   设计改进  

摘要： 某型线系断开机构结合部位定检时，发现其结合摇臂与结合轴的搭接部位出现磨损凹槽，造成结合轴轴向运动时受阻，线系断开机构的断开功能丧失。本文通过开展故障树排查分析、结合轴与结合摇臂受力分析等工作，确定线系断开机构结合摇臂异常磨损的原因为：在结合状态时结合摇臂与结合轴存在相对运动。随着操纵线系运动次数的增加，结合摇臂上磨损持续累积，磨痕深度不断增大，结合摇臂内孔壁处逐渐产生凹槽，从而增大了结合轴断开时所需克服的力值，造成线系断开机构未能断开。针对该故障原因，通过优化结合轴的承力方式、增加轴承等方式，避免结合摇臂与结合轴相对运动产生异常磨损凹槽。

关键词： 轮胎   磨损   侧偏特性   接地特性   轮胎刷子模型  

摘要： 侧偏特性是轮胎重要的力学特性之一,在提高车辆操纵稳定性以及改进底盘控制策略的过程中具有举足轻重的作用。轮胎使用过程中不可避免的磨损现象会改变胎面形貌,进而对侧偏特性产生显著影响,因此磨损轮胎的侧偏特性是当前的研究热点。当前针对该问题的理论研究普遍依赖于大量的简化假设,同时磨损状态分类笼统,因此模型准确度较差。基于上述问题,本文以205/55R16型子午线轮胎为研究对象,首先使用ABAQUS进行磨损仿真,随后统计学方法被用来分析磨损与侧偏特性的关系,最后基于胎面分区理论、接地印迹模型和胎面刚度建模对刷子模型进行改进,对磨损轮胎侧偏特性进行理论建模。主要研究内容与结果如下: (1)基于轮胎的实际构造和各部分材料的拉伸试验数据,构建了轮胎有限元模型。进一步将轮胎接地印迹和刚度的试验结果与模拟结果进行了比较,充分验证了有限元模型的准确性和可靠性。随后在ABAQUS中使用UMESHMOTION子程序结合自适应网格划分技术实现了不同工况下的轮胎磨损的精确仿真,并基于胎面分区理论提出了全新的轮胎磨损状态评价体系。结果表明,建立的有限元模型有效性高,磨损仿真结果可靠,磨损评价体系全面而准确。 (2)在磨损仿真结果的基础上,对不同磨损状态的轮胎进行侧偏工况下的仿真。基于磨损状态评价体系,引入接地特性参数作为中介变量,使用统计学方法探究了磨损与侧偏特性的关系。结果表明,磨损会造成轮胎接地特性的改变,而众多接地特性参数在统计学意义上与侧偏刚度和回正刚度显著相关。因此接地特性是探究磨损轮胎侧偏特性的重要突破口。 (3)基于接地特性的重要性以及磨损对于接地特性的影响,计及轮胎运行工况的变化,提出了一种能够在考虑磨损的情况下描述轮胎运动状态时的接地参数的建模方法,并与仿真数据进行对比,验证了模型的有效性。最终结果表明,该模型能够准确描述在不同载荷,侧偏角和磨损状态下的载荷分布、接地长度、接地宽度。最后,基于多肋刷子模型的建模思想,对轮胎刷子模型进行了改进,建立了半物理磨损模型,并与仿真结果进行了对比。对比结果显示,半物理磨损模型能够较为准确的定量描述不同磨损状态轮胎在不同载荷下的侧向力和回正力矩。 本文对磨损轮胎的侧偏特性研究具有较高的理论价值和工程价值,明确了磨损与侧偏特性的内在联系,有利于底盘控制系统控制精度的提升。

关键词： 自润滑织物衬垫   拓扑融合   摩擦磨损性能   数值模拟  

摘要： 自润滑关节轴承因具有结构紧凑、耐冲击、免维护等诸多优点而被广泛应用于航空航天、铁路机械等领域。自润滑织物衬垫作为自润滑关节轴承的关键组成部分,其性能对轴承的使用寿命和可靠性起着决定性作用,基于实验方法研究其性能,成本高且效率低,而模拟方法很好的弥补了这些缺点,但基于宏观衬垫模型进行仿真,很难分析磨损过程中接触面动态演变对磨损的影响,故本文以织物衬垫细观模型为研究对象,结合自开发拓扑融合方法,重点对衬垫的连续摩擦磨损过程展开研究。论文主要内容如下:基于聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,简称PTFE)/芳纶自润滑织物衬垫的半环和平面磨损实验,获取衬垫磨损过程中磨损量随磨损时间的变化曲线,分析不同阶段磨损量的变化及产生变化的原因,阐述不同磨损阶段衬垫磨损机理。从衬垫截面几何形状出发,获取纤维束截面函数,构造纤维束路径曲线描述方程,计算纤维束不同部位材料主方向,建立参数化PTFE/芳纶织物衬垫细观体素模型,推导衬垫正交各向异性磨损本构,实现单元跨层磨损仿真。对特征体元施加周期性边界条件,计算单向应力状态下衬垫不同磨损深度剩余材料弹性参数,分析弹性参数曲线的变化规律、变化原因及影响变化的因素,研究材料剩余参数对衬垫磨损的影响。使用APDL语言编写单元磨损几何计算和拓扑融合算法,利用ABAQUS软件建立半环和平面磨损的分析模型,创新的提出采用细观体素模型模拟磨损,实现在不同工况下织物衬垫的连续摩擦磨损仿真。分析衬垫表面形貌的演变过程,探究织物衬垫磨损历史过程中的力学和摩擦学参量动态演变机理。通过与磨损实验对比验证磨损模拟方法的正确性和准确性。

关键词： 铣削加工   刀具磨损   刀具破损   视觉检测   信号监测  

摘要： 刀具用于加工制造时,由于机械应力、热应力、冲击和重载等因素的影响,刀具会随着其使用时间的增长而逐渐出现刀具磨损的问题。严重时,刀具会直接断裂,导致其加工工件报废,产生严重的经济和安全问题。开展刀具磨损状态监测,准确判断刀具的使用状态,实现刀具异常预测与预防,最大限度降低刀具损坏的风险,提升加工制造的经济效益、保障安全生产,对我国智能制造产业发展具有重要意义。 铣削加工范围很广,能加工槽、面、台阶等,占据了加工总数的30%。本文开展铣削刀具的磨损状态监测方法研究。设计基于机器视觉的刀具磨破损检测系统,采用自适应区域生长算法和基于最小二乘法的边缘拟合重建方法,实现刀具磨破损区域检测;利用振动信号测量的方法实现刀具磨损状态分类功能,为刀具磨损状态监测提供可靠的技术方案。主要研究内容包括: (1)设计了用于刀具磨损状态监测的视觉-信号综合监测系统。主要包括视觉检测和信号监测两大模块。视觉检测模块部分,在对铣刀实际磨损形态进行分析的基础上,确定重点采集铣削刀具底部刀尖区域图像数据作为分析对象,实现刀具磨损区域和刀具破损区域面积检测等功能;信号监测模块部分,采集工作台夹具振动信号作为分析对象,实现刀具磨损状态分类功能,将其分为刀具初期磨损状态、中期磨损状态和严重磨损状态三类。此外,对刀具磨损状态监测系统的软件界面进行了设计开发,提升了系统使用的交互性。 (2)研究了基于机器视觉的铣削刀具磨破损检测方法。针对刀具磨损区域,基于刀具图像的灰度分布规律,对列像素最大灰度值进行统计,实现了刀具磨损区域的自适应初定位,进而结合阈值生长条件,运用区域生长方法实现了刀具磨损区域检测。针对刀具破损区域,采用Sobel+Otsu思路对图像进行分割,有效降低刀具边缘伪影的影响,实现刀具轮廓的分割,进而采用最小二乘法对刀具边缘轮廓进行拟合,并基于距离阈值剔除错误边缘点,最终实现了刀具破损区域检测。实验结果表明,本文所述方法基于单张铣削刀具照片可同时实现对刀具磨损区域和刀具破损区域的检测,有效弥补了传统方法只能基于单张照片检测单类刀具缺陷的局限。所述方法对刀具磨损区域和刀具破损区域的检测,平均准确率分别达97.5%和97.8%,可较为准确地实现刀具磨破损区域检测,具有较好的实际应用价值。 (3)研究了基于振动信号的铣削刀具磨损状态监测方法。采用小波分析挖掘振动信号中的稳定尺度信息,实现平稳信号重构,进而对重构信号时域、频域和时频域特征进行多角度提取,利用Z-score标准化将不同特征之间量纲的差异消除,构造形成统一的信号特征空间;在此基础上,采用PCA对信号特征空间进行特征降维,构造更具分离能力的低维信号特征空间;并基于该特征信息,利用支持向量机实现刀具磨损状态分类,将其分为刀具初期磨损状态、刀具中期磨损状态和刀具严重磨损状态等三类。实验结果表明,本文所述方法对于刀具早期、中期和严重磨损状态分类的综合评价指标F值分别为0.95,0.92,0.93,可较为准确地实现刀具磨损状态分类,具有一定的实际应用价值。

关键词： 风力机制动器   销-盘摩擦磨损   微织构减磨   磨损数值模拟   热力耦合  

摘要： 风力发电机主轴机械制动系统是风电装备中最为重要的系统之一,对风力机的安全运行、正常停机维护与紧急制动检修等方面起着重要作用。本文基于风力机主轴制动器的摩擦磨损,探究了C17200与34CrNiMo6制动器材料的摩擦磨损特性与微织构减磨机理,并结合试验对销-盘摩擦副的磨损和风力机制动器的热力耦合过程进行了数值模拟。分析了销-盘磨损过程中接触压应力、接触摩擦力和磨损深度的分布与变化规律,光滑面和微织构面制动盘的温度与热应力的分布和变化规律,对风力机制动器的材料选择、失效机理和结构优化设计等方面提供了一定的理论依据。主要研究内容和结论如下:(1)主要阐述了当前能源与风电行业的发展现状与未来的发展趋势,介绍了风力机主轴制动系统的结构与工作原理,分析了当前风力机制动系统主要存在的问题与破坏失效机理,系统归纳了国内外针对风力机制动器的摩擦磨损与热力耦合、摩擦磨损数值模拟、制动盘织构化处理等研究现状,引出本文的研究内容主要为风力机制动器摩擦磨损特性和热力耦合分析,为后续的研究奠定了基础。(2)利用销-盘摩擦磨损试验,探究了C17200销和34CrNiMo6盘在不同速度与载荷下的摩擦磨损特性与微织构的减磨机理。试验得出不同工况下的最小平均摩擦系数均大于0.5,对比其他制动摩擦副材料,表现出优良的制动性能和耐磨特性。对比分析了同一工况下光滑盘面和不同微织构参数盘面的平均摩擦系数与磨损量,得出微织构结构可以降低磨损率、加快导热与散热等作用,且摩擦系数均大于0.4,符合制动要求,微织构结构在保证风力机制动器制动效率的同时可以降低磨损率与延长寿命。(3)基于ARCHARD磨损理论建立了考虑表面粗糙度和接触压力分布不均因素的三维销-盘平面/平面磨损理论模型,利用FORTRAN语言编写为UMESHMOTION子程序,结合ALE自适应网格技术完成试验工况下的销-盘磨损数值模拟。提出的销-盘磨损理论模型的模拟结果与试验结果最大误差小于5%。应用提出的销-盘磨损模型符合实际磨损状态且具有较高的精度,对后期的相关研究具有一定参考意义。(4)基于瞬态传热理论和微织构销-盘减磨规律试验,建立了简化的光滑面和微织构面制动盘结构三维模型,并对其进行了合理的网格划分,依据三维瞬态导热微分方程和定解条件,确定了材料参数、边界条件和运行工况等相关参数分别对光滑盘面和微织构盘面风力机制动器进行了直接热力耦合数值模拟。得出两种盘面的制动盘在摩擦半径区域内不同节点温度随制动时间的呈“锯齿状”波动,温度呈先上升后下降趋势,制动器两种盘面的温度对热应力的影响较大,应力场的分布与变化规律和温度场类似,但两种盘面的的温升阶段和幅度有一定的差异,矩形槽织构面制动盘的最高温度和最大热应力小于光滑盘面,且制动闸片的温度与应力均大于与之接触的制动盘,微织构结构可用于风力机制动盘结构以达到散热导热的作用,降低温度对于制动盘应力的影响,延长制动器使用寿命。

关键词： 无保持架球轴承   滚动体碰撞   摩擦   磨损   动力学  

摘要： 无保持架球轴承作为磁浮轴承的备用轴承,在磁场消失时会对下落的主轴起到支撑作用。无保持架球轴承滚动体间存在碰撞和摩擦,加剧滚动体的磨损及承载不均匀,进而影响整个无保持架球轴承运转的稳定性。本文针对无保持架球轴承滚动体间的碰撞和摩擦问题,在考虑润滑状态下进行理论建模,分析滚动体和内圈的运动稳定性,进而建立滚动体间磨损模型,最后对比理论分析、数值仿真和试验进行验证。首先,对无保持架球轴承启动阶段和稳定阶段进行原理分析,根据滚动体受力状态分析其在不同转速时可能存在的碰摩类型,以此为依据建立无保持架球轴承碰摩坐标系;以滚动体质心坐标系为基础,结合润滑特性和滚动体材料特性,建立滚动体润滑刚度模型;考虑刚度对滚动体因接触碰摩导致的弹塑性变形,建立滚动间的法向碰撞模型、切向碰撞模型和摩擦模型,进一步分析滚动体间碰撞角度、碰撞力及摩擦力关系方程;对无保持架轴承各部件运动及受力进行分析,建立轴承内圈及滚动体动力学方程,将数值求解结果作为后续滚动体的摩擦磨损模型基础数据。其次,利用龙格库塔自适应求解方法并结合MATLAB编程,以启动阶段和稳定阶段的数据为初值,对无保持架球轴承内圈和滚动体的动力学方程进行求解,确定不同条件下滚动体的运动速度、碰撞力和摩擦力数值,并分析滚动体运动和碰摩之间规律;根据碰摩数值求解结果和碰摩影响参数,建立滚动体间的摩擦磨损模型并求解分析;结合数值求解结果分析滚动体速度-位移、内圈速度-位移及内圈位移-位移的相图,进一步确定无保持架球轴承因滚动体碰摩影响的稳定性。最后,以无保持架球轴承为仿真和试验对象,根据无保持架球轴承的几何结构和接触特性,结合ADAMS软件建立无保持架球轴承用户设计界面,并创建无保持架球轴承三维模型和接触参数,用于对无保持架球轴承进行运动仿真,确定不同转速下滚动体运动参数和碰撞力以及内圈的运动规律;设计无保持架球轴承振动和磨损试验、以及搭建高速摄影采集,将试验和仿真结果与理论研究进行对比分析,验证理论模型的正确性。本文通过对无保持架球轴承滚动体间碰摩和磨损以及对内圈的运动进行分析,确定了不同转速时滚动体碰摩对无保持架球轴承运转稳定性的影响,该研究对无保持架球轴承的应用具有重要指导意义。

关键词： 量子隐形传态   腔光机械系统   控制相位翻转门   控制非门   非线性相互作用   最大纠缠态  

摘要： 腔光机械系统中的量子行为与量子操控在量子信息与量子计算领域取得了极大的发展。基于混合腔光机械系统,通过非线性相互作用与量子纠缠可以实现固态量子比特和飞行量子比特之间的未知量子态的非局域传输。光子作为优秀的飞行比特,可以作为量子信息载体,然而光子很难存储,但固态比特却易于存储并且有相当长的退相干时间,可以很好的弥补这一缺陷。如何将便于传输的光子的量子态通过量子隐形传态传输到长寿命的声子上仍然是一个具有挑战的问题。通过物理分析和合理的模型设计,我们利用混合腔光机械系统在弱驱动条件下实现了双量子位控制相位翻转门,并且通过量子门的组合实现了控制非门。除了单个比特控制目标量子比特以实现π相移之外,我们证明了当双机械模式耦合到单个光腔模式时,通过控制声子-光子耦合可以实现双边控制相位门,其中它的量子操作是通过一个量子比特同时控制两个目标量子比特的相位反演来实现。此外,我们还在强驱动条件下的系统中实现了声子与光子之间的最大纠缠态。为进一步探索实验可行性,通过解析求解和数值模拟,我们探讨了环境温度和光腔的耗散对保真度的影响。结果表明,在一定的温度和耗散条件下通过调节适当的参数可以实现高保真度的声子-光子之间的混合量子隐形传态。该方案是高度可调的,为实验可执行性提供了一个可能的平台,这对非局域混合量子信息处理具有一定的理论意义。