千克是国际单位制(SI)中唯一仍由实物定义的基本单位。鉴于 IS 过去的发展以及对国际原型稳定性的了解甚少,该定义并不令人满意。从长远来看,最好用基于原子属性或基本常数的定义来替代它。在计量实验室正在进行的各种研究项目中,最有前景的途径之一似乎是“瓦特平衡”。其原理是将机械力与电磁力进行比较。它是通过两个阶段的测量得出的:静态阶段,将施加在载流导体上并放置在感应场中的拉普拉斯力与标准质量的重量进行比较;动态阶段,当导体以已知速度在相同感应场中移动时,确定相同导体端子上感应出的电压。通过与约瑟夫森效应和量子霍尔效应进行比较来确定电量,就可以将质量单位与普朗克常数联系起来。虽然实验原理仍然简单明了,但获得相对不确定性
然而,在量子计算机中,信息的基本单位称为量子比特,当处于未观察状态时,它可以同时处于 0 和 1 状态。此外,经典比特是固态物理学通过晶体管发明的,而量子比特通常由原子级实体表示,例如光子、电子或原子核。这些实体具有不确定的属性,这意味着,当处于未观察状态时,该属性没有单一确定的值。例如,孤立电子的确切位置是不确定的。最好的方法是,对于空间中的每个点,为电子分配一个振幅,即形式为 re θi 的复数,其中 r 是其模数,θ 是其相位。事实证明,模数的平方与在该点观察到电子的概率成正比。然而,这并不意味着电子会选择任何一条路径。相反,如果不加以观察,它会选择所有可能的路径。当我们观察它时,它似乎只选择了一条路径。这种现象在经典的双缝实验中得到了证实:
正常血细胞的寿命有限,必须由不断更新的祖细胞群以精确的数量进行补充。血液的稳态要求这些细胞的增殖既有效又受到严格限制。许多不同类型的成熟血细胞必须通过受控的复杂分化程序的承诺和执行过程从这些祖细胞中产生。因此,发育中的红细胞必须产生大量的血红蛋白,但不产生粒细胞特有的髓过氧化物酶、淋巴细胞特有的免疫球蛋白或血小板特有的纤维蛋白原受体。同样,维持循环中正常量的促凝血和抗凝血蛋白需要精确调节成分的产生、破坏和相互作用。要理解细胞生长、分化、死亡和关键蛋白质稳态的基本生物学原理,需要彻底了解基因的结构和受调控的表达,因为现在已知基因是生物信息以受调控的方式存储、传输和表达的基本单位。
正常血细胞的寿命有限;必须通过不断更新的后代细胞种群来精确地补充它们。血液的稳态要求这些细胞的增殖有效而严格受到约束。许多独特的成熟血细胞必须由这些祖细胞产生,这是通过对复杂的分化程序的受控过程和执行的受控过程。因此,发展红细胞必须产生大量的血红蛋白,但不能产生粒细胞的骨髓过氧化物酶特征,淋巴细胞的免疫球蛋白特征或纤维蛋白原受体的特征。同样,在循环中维持正常量的凝聚剂和抗凝蛋白需要精心调节的成分产生,破坏和相互作用。了解细胞生长,分化,死亡和关键蛋白质的稳态的基本生物学原理需要对基因的结构和调节表达有透彻的了解,因为现在已知基因是以这种调节的方式存储,传播和表达生物学信息的基本单位。
2019 年 5 月 20 日,全球庆祝了世界计量日,这反映了国际单位制 (SI) 的历史性变革。在建立新 SI 时,世界各国政府计量界的代表与国际度量衡委员会 (CIPM) 决定,所有计量单位都应可追溯到自然界的基本常数。七个基本单位现在与七个固定值相关联,其中四个已被修改为表示精确值:普朗克常数 ( h )、基本电荷 ( e )、玻尔兹曼常数 ( k B ) 和阿伏伽德罗常数 ( N A )。常数 h 和 e 的变化对欧姆、伏特和安培等电学单位的定义有直接影响。在量子霍尔效应 (QHE) 的背景下,冯·克利青常数从 1990 年设定的常规值 ( R K-90 = 25 812.807 Ω) 变为了最新科学得出的 h/e 2 值 ( R K = 25 812.807 459 304 5 Ω)。
正常血细胞的寿命有限,必须由不断更新的祖细胞群以精确的数量进行补充。血液的稳态要求这些细胞的增殖既有效又受到严格限制。许多不同类型的成熟血细胞必须通过受控的复杂分化程序的承诺和执行过程从这些祖细胞中产生。因此,发育中的红细胞必须产生大量的血红蛋白,但不产生粒细胞特有的髓过氧化物酶、淋巴细胞特有的免疫球蛋白或血小板特有的纤维蛋白原受体。同样,维持循环中正常量的促凝血和抗凝血蛋白需要精确调节成分的产生、破坏和相互作用。要理解细胞生长、分化、死亡和关键蛋白质稳态的基本生物学原理,需要彻底了解基因的结构和受调控的表达,因为现在已知基因是生物信息以受调控的方式存储、传输和表达的基本单位。
正常血细胞的寿命有限;必须通过不断更新的后代细胞种群来精确地补充它们。血液的稳态要求这些细胞的增殖有效而严格受到约束。许多独特的成熟血细胞必须由这些祖细胞产生,这是通过对复杂的分化程序的受控过程和执行的受控过程。因此,发展红细胞必须产生大量的血红蛋白,但不能产生粒细胞的骨髓过氧化物酶特征,淋巴细胞的免疫球蛋白特征或纤维蛋白原受体的特征。同样,在循环中维持正常量的凝聚剂和抗凝蛋白需要精心调节的成分产生,破坏和相互作用。了解细胞生长,分化,死亡和关键蛋白质的稳态的基本生物学原理需要对基因的结构和调节表达有透彻的了解,因为现在已知基因是以这种调节的方式存储,传播和表达生物学信息的基本单位。
使用量子三级系统或量子三元组作为基本单位来处理量子信息是当代基于量子比特的架构的替代方案,具有提供显著计算优势的潜力。我们利用两个 transmon 的第三能量本征态展示了一个完全可编程的二元组量子处理器。我们开发了一个参数耦合器,以在九维希尔伯特空间中实现出色的连接性,从而实现二元组门的高效实现。我们通过实现 Deutsch-Jozsa、Bernstein-Vazirani 和 Grover 搜索等几种算法来描述我们的处理器。我们的硬件高效协议使我们能够证明 Grover 放大的两个阶段可以提高具有量子优势的非结构化搜索的成功率。我们的研究结果为使用 transmon 作为通用量子计算机的构建块来构建完全可编程的三元量子处理器铺平了道路。
摘要 量子信息平台在多体纠缠控制和量子纠错实现方面取得了巨大进展,但在同一装置中实现这两项任务仍然是一个挑战。本文,我们提出将两种超冷原子混合作为具有长距离纠缠门的通用量子计算平台,同时为量子纠错提供天然候选方案。在提出的装置中,一种原子实现长度可调的局部集体自旋,这构成了信息的基本单位。第二种原子产生声子激发,用于纠缠集体自旋。最后,我们讨论了有限维版本的 Gottesman–Kitaev–Preskill 代码,以保护集体自旋中编码的量子信息,为在超冷原子系统中实现通用容错量子计算开辟了可能性。
背景和问题陈述。在量子计算机中,量子比特是基本单位,类似于经典比特。量子比特状态 ( | Ψ ⟩ ) 可以表示为两个基态的叠加:| 0 ⟩ 和 | 1 ⟩ 。更正式地说,| Ψ ⟩ = a | 0 ⟩ + b | 1 ⟩ ,其中 a 和 b 是复数,满足 ∥ a ∥ 2 + ∥ b ∥ 2 = 1。由于量子比特的量子物理行为,在测量时,这种叠加会崩溃,并且量子比特要么处于状态 | 0 ⟩(概率为 ∥ a ∥ 2 ),要么处于状态 | 1 ⟩(概率为 ∥ b ∥ 2 )。可以在计算机上对一组量子比特依次执行多个操作来运行量子算法。在完成量子算法的执行后,测量所有量子比特的量子比特状态并分析输出。量子比特操作称为量子操作,有三种类型:1 量子比特门、2 量子比特门和读出。1 量子比特门对单个量子比特进行操作并改变量子比特的叠加状态。2 量子比特门