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World File Search System双光子
标题 初级视觉皮层中的现有功能不会因非匹配感官任务的新技能习得而受到干扰 作者列表 Brian B. Jeon 1
通讯作者：Sandra J. Kuhlman，电子邮件：skuhlman@cmu.edu 附属机构 1 卡内基梅隆大学生物医学工程系，2 认知神经基础中心，3 神经科学研究所，4 生物科学系 摘要 获得新技能可能会扰乱现有的网络功能。为了直接评估先前获得的皮质功能是否在学习过程中发生改变，使用耦合到初级视觉皮层 (V1) 神经元的光学脑机接口设备对小鼠进行抽象任务训练，其中选定的活动模式会得到奖励。使用双光子钙成像纵向记录兴奋性神经元。尽管在执行任务期间局部神经活动发生了显著变化，但在训练环境之外评估的调节特性和刺激编码并未受到干扰。同样，在不同的视觉辨别训练任务后保持反应的神经元中的刺激调节是稳定的。然而，视觉辨别训练增加了表征漂移的速度。我们的结果表明，虽然某些形式的感知学习可能会改变单个神经元对刺激编码的贡献，但新技能学习本质上并不会破坏成人 V1 中刺激表征的质量。
打印大脑：用于 MRI 的微结构地面实况模型
磁共振成像 (MRI) 已成为脑部活体检查的主要成像技术。除了解剖和功能 MRI 之外，扩散 MRI (dMRI) 还广泛用于临床和研究，以评估组织结构和纤维方向，尤其是在神经系统中。虽然扩散张量成像是评估方向测量的最广泛方法，但也提出了其他更复杂的模型。然而，dMRI 的验证是一项具有挑战性的工作，需要专门的测试样本。本文显示，双光子聚合 (2PP) 3D 打印允许制造此类测试对象，也称为幻影。在升级 2PP 制造工艺后，可以创建具有高空间分辨率和足够尺寸的 3D 结构，以便在人体 7T MRI 扫描仪中成像。这些幻影可靠地模拟了人类白质，从而能够系统地验证和确认 dMRI 数据及其分析。 3D 打印结构包含多达 51,000 个微通道，可模拟较大轴突的扩散行为，每个微通道的横截面积为 12 × 12 μ m 2，平行和交叉排列。获取的 dMRI 数据显示并验证了这些新型脑模型的实用性。
磁性 3D 打印微执行器的制造和特性
近年来，传统的 MEMS 微致动器已由通过双光子聚合 (2PP) 制造的 3D 打印可驱动微结构所补充。本文展示了一种新型紧凑型 3D 打印磁驱动微致动器，其直径为 500 μ m，最初设计用于微光学系统。它是通过在简单的后处理步骤中将 NdFeB 微粒和环氧树脂的复合材料并入打印机械结构的指定容器中而制造的。微致动器结构具有机械弹簧，允许在大位移下进行连续定位。通过对 IP-S 块体结构进行纳米压痕的机械研究揭示了一种粘弹性材料行为，可通过二元素通用开尔文-沃格特粘弹性模型来描述。然后使用获得的材料参数来模拟和表征微致动器的弹簧行为。使用外部微线圈进行驱动实验。测量了峰值电流为 106 mA、持续时间为 1 至 100 秒的三角电流脉冲的执行器位移，导致位移为 69.1 至 88.9 μ m。观察到执行器的滞后行为，这归因于芯材料的粘弹性和磁性。实验的数值模拟也证明了这种行为。实时退磁和闭环控制的实施可实现高重复性和精确定位。
专题评论 量子辐射测量 - 马里兰大学
按照传统定义，辐射测量是研究电磁辐射功率、光谱特性和其他参数测量的领域。该术语适用于波长范围从纳米到几十微米、所有光功率水平的电磁辐射特性。由于辐射测量的定义非常广泛，因此使用各种具有各种物理特性的测量设备或辐射计。因此，有必要为所有辐射测量保持一个共同的尺度，以便每个辐射计系列都可以追溯到该尺度。与辐射测量相关，基本国际单位制 (SI) 为光强度保留了一个基本单位，称为坎德拉。光强度测量技术已从 1948 年之前对各种标准蜡烛和灯的比较发展到 1979 年之后适用于低温辐射计的光功率测量。尽管测量技术不断改进和完善，但最先进的光强度测量的不确定度仅为 0.1% 1，而辐射测量的不确定度约为 0.01。这是任何 SI 基本单位测量中最差的精度。因此，人们仍在继续寻找更高精度的测量方法。量子光学（即单光子源和双光子源以及单光子探测器）的进步为辐射测量开辟了一种新方法，我们将其称为“量子辐射测量”。正如我们将看到的，这种称谓有些人为，因此需要澄清。就本评论而言，量子辐射测量法被定义为借助单光子和
基于环状乙烯酮缩醛的新型高分辨率减色光刻胶配方，适用于 3D 直接激光写入
技术正在迅速发展，在新的方法和材料方面不断突破其极限。在这种情况下，3D（亚）微打印平台尤其令人感兴趣，因为它们可以制备具有高分辨率和任意复杂度的3D微纳米结构。这方面最有前途的技术之一是直接激光写入（DLW），[1,2]这是一种基于双光子聚合反应的增材制造技术，可用于获得高通量[3]和低于100纳米的分辨率的（亚）微米物体和图案。 [4]为实现此目的，DLW利用聚焦的长波长激光飞秒脉冲照射能够在高能辐射下交联的感光树脂。 [5]虽然树脂的吸收率与激光不匹配，但在焦点处，辐射强度足够高，以至于可能发生多光子吸收现象并引发聚合过程（或触发正性光刻胶的分解）。由于抗蚀剂对激光是透明的，因此打印仅发生在焦点周围非常小的体积内（“体素”，即二维“像素”的三维模拟）。通过移动后者，只需一个简单的步骤即可获得复杂的三维架构。由于其灵活性以及易于集成功能材料的可能性，DLW 已在 MEMS、[6] 光子学、[7] 表面改性、[8] 安全系统、[9] 和生物医学研究等领域找到了多种应用。[10,11]
Poly(...) 表现出令人印象深刻的非线性光学响应
在本研究中，研究了聚偏氟乙烯 (PVDF) /还原氧化石墨烯 (RGO) 纳米复合材料自支撑薄膜的非线性光学特性，以评估其作为有效光限幅器的适用性。采用溶液浇铸法将不同浓度的 RGO 作为填料与 PVDF 混合，生成 PVDF/RGO 纳米复合薄膜。这些纳米复合薄膜的 XRD 和 FTIR 数据证实了当 RGO 添加到 PVDF 中时 PVDF 的 b 相得到增强，这是增强纳米复合材料非线性响应的主要因素之一。采用纳秒激发（532 nm，7 ns）下的开孔径和闭孔径 Z 扫描技术研究 PVDF/RGO 纳米复合薄膜的非线性光学特性。发现这些薄膜在纳秒范围内表现出双光子吸收辅助光学非线性。本研究的亮点是在 PVDF/RGO 纳米复合材料的独立薄膜中观察到相当低的归一化透射率值和低光限制阈值功率。这些灵活、独立且稳定的纳米复合薄膜在设计任何所需尺寸或形状的高效光限制装置方面具有很高的应用前景。2017 Elsevier Ltd. 保留所有权利。
受计算机启发的高维多部分量子门概念
量子光学研究的共同目标之一是找到控制复杂量子系统的方法，这既可用于研究量子力学的基本问题，也可用于量子技术的潜在应用 [1,2]。量子系统的复杂性随着所涉及部分的数量和各个部分的维数的增加而增加。对于单光子量子系统，25 年来，人们一直知道如何进行任意幺正变换 [3]，这已成为集成光子学的基础 [4 – 7]。同样，在光子的其他自由度中，单量子门也已得到很好的理解，例如，使用离散化时间步骤 [8] 或光子的空间模式 [9 – 12] 和对单光子进行高维多自由度操作 [13]。多光子操作更加复杂，因为光子之间不相互作用。为了克服这一困难并实现两个光子之间的有效相互作用，辅助状态用于预示概率变换，例如受控非门 (CNOT) [14-16]。这些变换的质量已大大提高，使得任意二维双光子门的片上演示以及任意光子量子比特变换的理论概念成为可能 [17]。总而言之，多光子量子比特变换和单光子任意高维变换的特殊情况已得到充分理解。然而，d 维中 n 个光子的变换的一般情况仍未得到解决。
低频振动和皮肤应变对 PVA/PVP 可溶解微针插入力学和药物扩散的影响
微针 (MN) 为提高透皮给药和诊断的有效性提供了一种有希望的解决方案。然而，大规模制造、部分 MN 渗透和不受控制的药物输送等挑战限制了该技术的有效性。为了克服这些挑战，当前的研究检查了皮肤应变和振动对 MN 插入和药物输送的影响。开发了一种新型多功能冲击涂抹器，用于改善皮肤插入，该涂抹器结合了皮肤拉伸、偏心旋转质量 (ERM) 和线性谐振致动器 (LRA) 微振动功能。此外，使用双光子聚合 (TPP) 和软压花工艺开发了一种用于溶解微针贴片 (DMNP) 的可扩展复制方法。当使用不同频率的 ERM 和 LRA 微振动应用时，DMNP 用于评估模型药物荧光素钠盐 (FSS) 的扩散和浓度。此外，还提出了一种新的计算机模拟方法，将微纳植入多层超弹性皮肤模型，并结合皮肤应变和振动效应。结果表明，施加皮肤应变和振动可降低微纳植入所需的力，并增强药物在皮肤中的溶解和扩散深度，从而提高微纳装置的药物渗透性和有效性。
在嘈杂环境中调整单个和多个量子发射器的光谱特性
动态环境中的量子发射器的能级可能会随着波动的浴液而不受控制地漂移。这会导致发射和/或吸收光谱分布在很宽的频率范围内，并对各种应用构成挑战。我们考虑一个量子发射器，它处于一个能级改变的环境中，因此发射频率由给定平均值周围的高斯随机分布表示，给定标准差和相关时间。我们研究了该系统在受到周期性有限宽度π脉冲序列影响时的发射光谱。我们表明，这种外部场协议可以通过将大部分发射光谱重新聚焦到脉冲载波频率上来有效克服该系统中的光谱扩散。我们进一步考虑了不同噪声环境中的两个这样的发射器，发现通过在两个系统上应用有限宽度脉冲序列可以使双光子干涉操作变得高效。最后，我们展示了一组名义上相似的发射器，每个发射器都有不同的环境，因此发射频率会随机偏移，其整体发射光谱可以重新聚焦到具有明确中心峰的线形上，该峰的线宽与单个孤立无噪声发射器的线宽相同，而这些发射器各自具有不同的环境，因此发射频率会随机偏移，其整体发射光谱本来会根据随机分布不均匀地加宽。这些结果表明，对于这种特定的噪声环境模型，外部控制协议可以保护光谱特性，这里用有限宽度脉冲的周期性序列来表示。
通过前馈消除光学相位噪声增强量子态转移
在现代物理学的许多领域，利用光场对量子态进行鲁棒控制至关重要。根据平台不同，这可以通过单光子或双光子驱动场来实现单量子比特和纠缠操作[1-3]。控制保真度可以通过使用脉冲整形方案来增强[4]。一种广泛使用的技术是受激拉曼绝热通道（STIRAP）[5,6]，它通过耦合到中间态实现两个离散态之间的粒子数转移。STIRAP 的显著优点是它不受中间态自发辐射损失的影响，并且在激光强度等实验条件下对噪声相对不敏感[6]。这使得 STIRAP 在超导电路[7]、囚禁离子[8]、氮空位中心[9]、光机械谐振器[10]、光波导[11]和超冷分子合成[12]中找到了重要的应用。尽管 STIRAP 对激光振幅噪声不太敏感，但它本身对快速激光相位噪声很敏感，因为它依赖于暗态的绝热演化 [6,13] 。为了最大限度地降低相位噪声，需要使用线宽较窄的激光器。这通常是通过主动将光的频率稳定到稳定的参考点（如光学腔）来实现的。这个过程降低了反馈环路带宽内频率的相位噪声，但也会在更高频率下引入额外的噪声。这种高频相位噪声俗称伺服