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用于先进生物电子设备的功能性水凝胶界面材料
CONSPECTUS：现代研究的一个前沿领域专注于新兴的可植入生物电子设备，这些设备具有独特的操作模式，既与研究研究有关，也与医疗实践有关。这些先进技术有可能实现与各种疾病相关的革命性诊断和治疗能力，无缝集成到重要器官表面可以实现准确的感知、刺激，甚至同时感知和刺激。用于组织状界面的材料（例如水凝胶）至关重要，这些材料能够实现这些技术平台和生命系统之间的软机械耦合和多功能双向交换。功能性水凝胶在这方面具有重大前景，正如最近展示的夹层所示，这些夹层支持光学、机械、电气、光学、热和生化相互作用模式，在活体动物模型中具有长期生物相容性和稳定功能。本报告重点介绍了水凝胶材料的最新进展，这些材料可作为生物电子系统和软组织之间的界面，以促进植入并支持感知和刺激。内容包括允许生物电子集成的材料概念、成分、化学和结构。用作界面粘合剂和表面涂层以支持机械、电、光、热和/或化学耦合突出了广泛的选择范围。本报告首先介绍了利用先进化学技术控制内出血、预防细菌感染和抑制异物反应的水凝胶。后续章节总结了利用水凝胶力学（例如其机械、可调模量、润滑表面和界面粘附特性）促进生物电子和生物系统之间相互作用的策略。功能特性的讨论从不同类型的导电水凝胶的电导率及其长期稳定性开始，并应用于生物电子传感和刺激。接下来的章节重点介绍了光学、热和化学特性，也涉及设备操作。最后一段关于化学的内容概述了最近开发的光固化和生物可吸收水凝胶粘合剂，它们支持与软生物组织的多功能界面。最后几段强调了先进生物电子设备水凝胶材料科学研究的剩余挑战和机遇。
ELEC 361：工程师的量子力学
本课程为工程学本科生提供设计量子设备和系统（包括量子计算机）所需的物理理解和数学能力。因此，整个课程的主要参与者是固体中的电子。学生有望学习：1）何时或在什么条件下，量子效应在设备中变得不可忽略；2）如何计算在人工势结构中移动的电子的量子态（波函数）和能量；3）什么决定了量子固态设备的电学和光学特性。我们将尽早介绍量子力学的基本数学基础，然后紧接着介绍量子信息和量子计算，这是量子力学最重要的新兴应用之一。我们将力求在严格的数学推导和示例问题解决之间取得良好的平衡。这些问题将是实际的，包括量子阱红外光电探测器、太阳能电池、量子隐形传态、布洛赫振荡、LED 的带隙工程、量子级联激光器、拓扑能带结构和范德华异质结构的能带图等现代主题。
![arXiv:2307.05253v2 [quant-ph] 2023 年 7 月 12 日](/simg/0\0e27c178ab6f89c986811677e098c52394c52f79.webp)
arXiv:2307.05253v2 [quant-ph] 2023 年 7 月 12 日
量子角度生成器 (QAG) 是一种全新的全量子机器学习模型，旨在在电流噪声中间尺度 (NISQ) 量子设备上生成精确的图像。变分量子电路构成了 QAG 模型的核心，并评估了各种电路架构。结合所谓的 MERA 上采样架构，QAG 模型获得了出色的结果，我们对这些结果进行了详细的分析和评估。据我们所知，这是量子模型首次获得如此精确的结果。为了探索模型对噪声的稳健性，进行了广泛的量子噪声研究。本文证明了在物理量子设备上训练的模型可以学习硬件的噪声特性并生成出色的结果。经验证，即使训练期间量子硬件机器校准变化高达 8% 也可以很好地容忍。为了演示，该模型被用于高能物理学中不可或缺的模拟，以测量粒子能量，并最终在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机上发现未知粒子。
的恶魔在非马克维亚效应的协助下
麦克斯韦的恶魔是信息控制的典型示例，这对于设计量子设备是必需的。在热力学中，恶魔是一个智能的存在，他利用信息的熵性来对储层之间进行激发，从而降低了总熵。到目前为止，麦克斯韦恶魔的实施很大程度上仅限于马尔可夫浴场。在我们的工作中，我们研究了使用超导电路平台通过非马克维亚效应来协助这种恶魔的程度。设置是通过恶魔控制的QUTRIT界面连接的两个浴室，仅当两个浴缸的整体熵被降低时，才允许激发转移。最大的熵减少是在非马克维亚政权中实现的，重要的是，由于非马克维亚效应，可以通过适当的时机优化恶魔性能。我们的结果表明，可以利用非马克维亚效应来提高量子麦克斯韦恶魔中的信息传输速率。
ELEC 361：工程师的量子力学
本课程为工程学本科生提供设计量子设备和系统（包括量子计算机）所需的物理理解和数学能力。因此，整个课程的主要参与者是固体中的电子。学生有望学习：1）何时或在什么条件下，量子效应在设备中变得不可忽略；2）如何计算在人工势结构中移动的电子的量子态（波函数）和能量；3）什么决定了量子固态设备的电学和光学特性。将尽早介绍量子力学的基本数学基础，然后立即介绍量子信息和量子计算，这是量子力学最重要的新兴应用之一。我们将力求在严格的数学推导和示例问题解决之间取得良好的平衡。问题将是实际的，包括量子阱红外光电探测器、太阳能电池、量子隐形传态、布洛赫振荡、LED 的带隙工程、量子级联激光器、拓扑能带结构和范德华异质结构的能带图等现代主题。必修课文：
带有高光度的表面图案粉红色的葡萄干玻璃杯...
多维工程葡萄干剂玻璃被广泛探索以构建各种红外光子设备，其表面是波前控制的关键维度。在这里，我们演示了在葡萄干剂玻璃表面上直接构图高光谱raTio mi-crostructures，这提供了一种有效且坚固的方法来操纵长波辐射。使用优化的深层蚀刻过程，我们成功地以8μm的高度构建了高镜的小圆柱，但我们成功地制造了高态度的微柱，我们证明了2毫米直径的全chalcogenide金属元素，具有0.45的数字光圈，在1.5mmmmm-mm-mm-thick的表面上为0.45，均为1.5mmmmmmmm-thick。利用出色的长波红外（LWIR）透明度和中等折射率为2 SE 3玻璃，全chalcogenide Metalens的焦点斑点大小约为1.39λ0，焦点效率为47％，在9.78μm的波长下为9.78μm，同时也表现出高分辨率的效果。我们的工作提供了一条有前途的途径，可以实现易于制作的，可实现的平面红外光学元件，用于紧凑，轻巧的LWIR成像系统。
最佳纠缠证人：可扩展的数据驱动方法
多方纠缠是允许量子设备胜过其副手的关键资源，并且纠缠认证对于评估任何量子优势至关重要。唯一的可扩展认证计划依赖于纠缠见证，通常仅对特殊纠缠状态有效。在这里，我们关注量子状态的有限测量集（以下称为量子数据）；我们提出了一种方法，鉴于对感兴趣系统的特定空间分区，可以有效地确定数据集是否与可分离状态兼容。当兼容性被证实时，该方法会为手头的量子数据产生最佳的纠缠见证人。我们的方法基于将可分离状态映射到晶格上的平衡经典理论上。并将兼容性问题映射到一个反统计问题上时，每当经典场理论都不描述玻璃系统时，在多项式时间内就达到了解决方案。我们的结果为量子设备中系统的纠缠认证铺平了道路，相对于可访问的可观测值进行了优化。
在核心兼容的底物上确定性地在六角硼氮化物中创建量子发射器
摘要：托有室温单光子发射器（SPE）的二维六角硼（HBN）有望用于量子信息应用。朝着HBN实际应用的重要一步是按需，位置控制的SPE。报告的用于确定性创建HBN SPE的策略要么依赖于与综合光子学不兼容的基材纳米图案，要么利用可能引入不可预测的HBN损害或污染的辐射源。在这里，我们报告了一种无辐射和光刻的途径，以确定性地通过纳米引导使用原子力显微镜（AFM）激活HBN SPE。该方法适用于二氧化硅 - 硅底物上的hbn扁曲，可以很容易地集成到片上光子设备中。对于多个凹痕尺寸，所达到的SPE收率高于30％，并且在400 nm左右的凹痕显示最大产量为36％。我们的结果标志着HBN SPE与光子和等离子设备的确定性创建和整合的重要一步。关键字：HBN，单光子发射器，原子力显微镜，纳米凹痕，片上积分■简介
在小量子计算机上模拟大量子电路
有限的量子存储器是近期量子设备的最重要约束之一。了解小量子计算机是否可以模拟较大的量子系统，或者执行需要比可用的量子更多的量子的算法，这既是理论上的重要性，又是实际的重要性。在这封信中，我们引入了量子电路的群集参数K和D。这种电路的张量网络最多可以分解为d的群集，其中最多只能使用集群间量子通信。我们提出了一个可以模拟任何ðk的群集模拟方案； d - d -Qubit机器上的聚集量子电路的时间大约为2oðkÞ，在考虑更多细粒电路结构时，可能会进一步加速。我们展示了如何使用我们的方案来模拟聚类的量子系统（例如大分子），这些系统可以分为多个显着较小的群集，它们之间的相互作用较弱。通过使用合适的聚类ANSATZ，我们还通过实验表明，量子变异的特征索仍然可以实现所需的性能，以估算Beh 2分子的能量，同时在物理量子设备上运行，而所需码头的数量为一半。
CMOS 射频能量收集器 (RFEH) 带有全片上可调升压器，可提高宽带灵敏度
摘要：射频能量收集 (RFEH) 是目前广受欢迎的一种可再生能源收集形式，因为许多无线电子设备可以通过 RFEH 协调其通信，尤其是在 CMOS 技术中。对于 RFEH，检测低功率环境 RF 信号的灵敏度是重中之重。通常采用 RFEH 输入端的升压机制来增强其灵敏度。然而，保持其灵敏度的带宽非常差。这项工作在 3 级交叉耦合差分驱动整流器 (CCDD) 中完全在片上实现了可调升压 (TVB) 机制。TVB 采用交错变压器架构设计，其中初级绕组实现到整流器，而次级绕组连接到 MOSFET 开关，用于调节网络的电感。 TVB 使整流器的灵敏度保持在 1V 直流输出电压下，在 3 至 6 GHz 的 5G 新无线电频率 (5GNR) 频段的宽带宽内最小偏差为 − 2 dBm。在 − 23 dBm 输入功率下，直流输出电压为 1 V，峰值 PCE 在 3 GHz 下为 83%。借助 TVB，可以在 1 V 灵敏度点处保持 50% 以上的 PCE。提出的 CCDD-TVB 机制使 CMOS RFEH 能够以最佳灵敏度、直流输出电压和效率运行于宽带应用。