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学生对布洛赫球的理解
匹兹堡大学物理与天文学系，宾夕法尼亚州匹兹堡 15260 * 通讯作者，电子邮件：pth9@pitt.edu 摘要 量子信息科学是一个快速发展的跨学科领域，吸引了学术界和行业专家的广泛关注。它需要来自各种传统领域的人才，包括物理学、工程学、化学和计算机科学等。为了让学生为这样的机会做好准备，重要的是让他们打下坚实的量子信息科学基础，量子计算在其中起着核心作用。在本研究中，我们讨论了布洛赫球面教程的开发、验证和评估，布洛赫球面是一种有用的可视化工具，可用于培养对单个量子比特（量子位）的直觉，而单个量子比特是任何量子计算机的基本组成部分。在学生接受有关必修主题的传统讲座式指导后，以及在参与教程后，我们对他们的理解进行了评估。我们观察、分析并讨论他们在教程中涵盖的概念上的表现进步。简介 量子信息科学与工程 (QISE) 是一个令人兴奋的跨学科领域，可在量子计算、量子通信和网络以及量子传感中应用，这些应用因多种原因而吸引着科学家和工程师。计算机科学家和工程师正在开发用于解决各种问题的量子算法，包括传统计算机无法大规模解决的问题。例如，在传统计算机上，对大素数乘积进行因式分解的问题会随着素数的大小呈指数增长，但在使用 Shor 算法的量子计算机上，该问题的大小大致为多项式。对于未来科学应用，物理学家和化学家也对量子计算机解决其学科中重要问题的潜力感到兴奋，其中求解薛定谔方程起着重要作用。开发强大的量子比特 (qubit) 和可扩展的量子计算机需要物理学家和工程师的专业知识。由于所有这些原因以及其他原因，这一研究领域对于许多来自科学和工程学科、对 QISE 相关领域感兴趣的学生来说，具有巨大的发展前景 [1,2]。用于介绍量子态及其可视化的教学工具之一是 Bloch 球，它允许可视化量子比特（量子计算机的基本功能单元）的状态。它可以成为理解双态系统特性的重要而有力的辅助手段，但学生往往难以理解。此外，Bloch 球是当前研究（包括量子传感和断层扫描）中非常有用的工具，该领域的实验者经常使用它来表征工作中的单个量子比特。布洛赫球面可以让人们以图形方式了解单量子比特状态，包括通过密度矩阵的混合状态，以及可以通过单量子比特门完成的操作。
球机器人平台的机械设计
在本论文中，研究了一个新的Ballbot Rezero的球结构，其负载能力高达100 kg。此外，需要低重量和良好的形式稳定性，以实现轻松的球。还应在地面上提供足够的摩擦，以避免滑动和阻尼特性，以使像地毯边缘这样的小凹凸被吸收。在功能分析的帮助下，发现了一个新的球版本，该版本由内部形式稳定的空心球和外部摩擦提供涂层组成。通过使用聚酰胺-12（PA-12）对内部和聚氨酯（PU）进行外部部分，得出上述规格来实现此结构。这种具有高负载能力的新球结构为使用REZERO用于运输目的的基础奠定了基础。
在纤维素 - 碳纳米管导电膜上支持的硫化铁微球作为高压水的基于水性的对称超级电容器的电极材料
摘要：使用简单的化学浴沉积方法，将纳米结构的铁二硫化物（FES 2）均匀沉积在再生纤维素（RC）和氧化的碳纳米管（CNT）基于氧化的碳纳米管（CNT）的复合膜上，以形成RC/CNT/FES/FES 2复合膜。RC/CNT复合膜是FES 2微球的均匀沉积的理想底物，这是由于其独特的多孔结构，较大的特定表面积和高电导率。polypyrole（PPY），一种导电聚合物，以提高其电导率和循环稳定性。由于FES 2具有高氧化还原活性和具有高稳定性和电导率的PPY的协同作用，RC/CNT/FES 2/PPY复合电极表现出出色的电化性能。用Na 2测试的RC/CNT/0.3FES 2/PPY-60复合电极因此，在1 mA cm-2的电流密度下，水溶液可以实现6543.8 mf cm-2的优异面积电容。电极在10,000电荷/放电周期后保留了其原始电容的91.1％。扫描电子显微镜（SEM）图像显示，在10,000周期测试后，在RC/CNT/0.3FES 2/PPY-60膜中形成了孔径为5-30μm的离子转移通道。由两种相同的RC/CNT/0.3FES 2/PPY-60复合电极组成的对称超级电容器设备提供了1280 MF CM - 2的高度电容，最大能量密度为329μWHCM - 2，最大功率密度为24.9 mW cm-w cm-w cm-w cm-w cm-w cm-2％，且86-2％2％。在40 mA cm-2处的循环在1.4 V的宽电压窗口进行测试时。这些结果表明，RC/CNT/FES 2/PPY复合电极的最大潜力用于制造具有高工作电压的高性能对称超级电容器。
用于制造多结构水凝胶微球
抽象的水凝胶微球是一种新型的功能材料，引起了各种田间的关注。微流体是一种控制和操纵微米尺度的流体的技术，由于其能够产生具有控制的几何形状的均匀微球，因此已经成为一种有前途的水凝胶微球来制造水凝胶微球的方法。通过微流体设备的开发，可以构建具有多个结构的更复杂的水凝胶微球。本综述概述了设计和工程水凝胶微球的微孔进步。首先要引入水凝胶微球和微流体技术的特征，然后讨论用于制造微流体设备的材料选择。然后描述了用于单组分和复合水凝胶微球的微流体设备的进展，还提供了优化微流体设备的方法。最后，这篇综述讨论了将来微流体物质在水力微球中的关键研究方向和应用。