奖学金获得者:南希·迪亚兹·塞雷德(Nancy Diaz-Elsayed)博士,助理教授,南希·迪亚兹(Nancy Diaz)博士是机械工程系南佛罗里达大学的助理教授。她领导智能和可持续的系统实验室(S3 LAB),她的研究小组应用数据驱动的方法和利用物联网技术来实现可持续系统的设计。她的项目跨越了离散和连续的流程,包括用于CNC加工的工具状况监测,生产设备的健康监测功能的表征,集成废水管理系统的可持续设计以及用于远程能源监控的数字双胞胎的开发。,她的专业成就迄今为止和支持未来的工程师的支持,她获得了几项赞誉,包括2022 SME SANDRA L. BOUCKLEY杰出的制造工程师协会(SME)的年轻制造工程师奖(SME),这是2022年的2022名杰出人物奖(GMIS)的杰出人士(GMIS),以及2021 William R. R. Jones杰出的Florsor教育基金(Feff Florsor Flordor Fund)(Fef)。
旋转过渡材料对于开发可拍照的设备具有吸引力,但它们的慢速材料转换限制了设备的应用。尺寸降低可以更快地切换,但是纳米级的光诱导动力学仍然鲜为人知。在这里,我们报告了一个飞秒光泵多模式X射线探针研究的聚合物纳米棒。同时使用X射线发射光谱和X射线衍射的结构跟踪自旋过渡顺序参数,我们观察到在〜150个飞秒范围内的低自旋晶格的光接头。高于A〜16%的光接头阈值,在分配给纳米棒中激活分子自旋开关的振动能量重新分布的孵育周期后,向高旋转期发生过渡。高于〜60%的光接头,孵育周期消失,过渡在〜50 picseconds之内完成,此前是弹性纳米棒的膨胀,响应于光启动。这些结果支持基于旋转材料的GHz光学切换应用的可行性。
摘要 — 本文展示了一种使用垂直自旋转移力矩磁隧道结的新型磁传感器。传感元件呈圆柱形,直径为 50 纳米,据我们所知,是迄今为止报道的最小的磁传感器之一。本文介绍了传感元件和相关信号处理电子设备的工作原理,它们提供与外部磁场成比例的信号。详细介绍了实验结果,并将其与最先进的商用集成磁传感器以及基于磁隧道结的具有可比尺寸的已发布的磁阻传感器进行了比较。所开发的传感器的测量灵敏度为 1.28 V/T,动态范围达到 80 mT。测得的噪声水平为 21.8 µT/√Hz。描述并比较了所提出的传感器的两种不同工作原理,一种基于时间数字转换器,另一种基于脉冲宽度调制信号。这两种方法都只需要标准的微电子元件,适用于将传感元件与其调节电子设备单片集成。需要对传感元件以及调节电子器件进行后续改进,以进一步降低噪声水平。传感元件及其调节电子器件与磁性随机存取存储器制造中已经使用的制造工艺兼容。这为大规模生产开辟了道路,并满足了消费电子、汽车、工业传感、物理实验或医疗设备等各种市场的需求。
目前,人们正在研究具有光控的固态杂质自旋,以用于量子网络和中继器。其中,稀土离子掺杂晶体有望成为光的量子存储器,具有潜在的长存储时间、高多模容量和高带宽。然而,对于自旋,通常需要在带宽(有利于电子自旋)和存储时间(有利于核自旋)之间进行权衡。这里,我们展示了使用 171 Yb 3 + ∶ Y 2 SiO 5 中高度杂化的电子-核超精细态进行的光存储实验,其中杂化可以同时提供长存储时间和高带宽。我们达到了 1.2 毫秒的存储时间和 10 MHz 的光存储带宽,目前仅受光控制脉冲的 Rabi 频率限制。在此原理验证演示中的存储效率约为 3%。该实验是首次使用具有电子自旋的任何稀土离子的自旋态进行光存储。这些结果为具有高带宽、长存储时间和高多模容量的稀土基量子存储器铺平了道路,这是量子中继器的关键资源。
在血氧水平依赖性 (BOLD) 对比度的功能性磁共振成像 (fMRI) 中,梯度回忆回波 (GRE) 采集具有高灵敏度,但会遭受磁化引起的信号丢失,并且缺乏对微血管的特异性。相反,自旋回波 (SE) 采集以降低灵敏度为代价提供了更高的特异性。本研究引入了非对称自旋回波多回波平面成像 (ASEME-EPI),该技术旨在结合 GRE 和 SE 的优点,用于高场临床前 fMRI。ASEME-EPI 采用自旋回波读数,然后是两个非对称自旋回波 (ASE) GRE 读数,提供初始 T2 加权 SE 图像和后续 T2 ∗ 加权 ASE 图像。在 9.4 T 临床前 MRI 系统上实施了该技术的可行性研究,并使用北方树鼩的视觉刺激进行了测试。将 ASEME-EPI 与传统 GRE 回波平面成像 (GRE-EPI) 和 SE 回波平面成像 (SE-EPI) 采集进行比较,结果表明,ASEME-EPI 实现了与 GRE-EPI 相当的 BOLD 对比噪声比 (CNR),同时在激活图中提供了更高的特异性。ASEME-EPI 激活更多地局限于初级视觉皮层 (V1),而 GRE-EPI 则显示激活超出了解剖边界。此外,ASEME-EPI 还展示了在 GRE-EPI 遭受信号丢失的严重场不均匀区域中恢复信号的能力。ASEME-EPI 的性能归因于其多回波特性,允许 SNR 优化的回波组合,从而有效地对数据进行去噪。初始 SE 的加入也有助于在易受敏感伪影影响的区域恢复信号。这项可行性研究证明了 ASEME-EPI 在高场临床前 fMRI 中的潜力,在解决高场强下 T2 ∗ 衰减的挑战的同时,在 GRE 敏感性和 SE 特异性之间提供了一种有希望的折衷方案。
可调的涡流梁在各种领域具有相关性,包括通信和传感。在本文中,我们证明了具有二阶非线性敏感性的材料薄膜中非线性自旋轨道相互作用的可行性。值得注意的是,非线性张量可以混合泵场的长界线和横向成分。我们在从心理上观察到了我们从第二次谐波生成过程中的理论预测。尤其是,我们证明非线性薄膜可用于产生第二谐光灯的矢量涡流束,当时被圆形偏振的高斯束激发时。
局域测量可看作是一种“量子猝灭”,即由突然扰动引起的非平衡动力学,近几十年来尤其是在量子多体系统弛豫的背景下对其进行了研究(见 [28] 及其中的文章)。此类扰动破坏了系统的均质性,使其研究具有挑战性。在可积模型中,对存在不均匀性时的动力学最有效的大尺度描述可以说是所谓的“广义流体动力学”(GHD)[29–31]。尽管 GHD 正确地预测了众多猝灭方案(例如在双温度场景中)中局部可观测量的大尺度动力学,但该理论提供的信息有时并不完整。第一个例子在参考文献中展示。 [32],考虑了大规模海森堡模型:GHD 的成分对自旋翻转下的奇数可观测量视而不见,因此需要包含一个额外的独立连续性方程。参考文献 [33–37] 中考虑了一个更引人注目的例子,其中 GHD 保持了一种对称性,但在热力学极限下却被打破了:不遵守该对称性的可观测量受到一类局部扰动的影响,这些扰动发生在任意长时间内,距离不均匀性很远。
原子和固态自旋集合是有前途的量子技术平台,但实际架构无法解析单个自旋。不可解析的自旋集合的状态必须遵循置换不变性条件,但目前尚不清楚生成一般置换不变 (PI) 状态的方法。在这项工作中,我们开发了一种系统策略来生成任意 PI 状态。我们的协议首先涉及用工程耗散填充特定的有效角动量状态,然后通过改进的 Law-Eberly 方案创建叠加。我们说明了如何通过现实的能级结构和相互作用来设计所需的耗散。我们还讨论了可能限制实际状态生成效率的情况,并提出了脉冲耗散策略来解决这些问题。我们的协议解锁了以前无法访问的自旋集合状态,这可能有利于量子技术,例如更强大的量子存储器。
摘要 随着扩展成为大规模量子 (LSQ) 计算的关键问题,硬件控制系统的资源成本将变得越来越高。本文介绍了一种适用于自旋量子位的信号生成紧凑型直接数字合成 (DDS) 架构,该架构在波形精度和同步通道数量方面是可扩展的。该架构可以以 5 GS/s 的速度产生斜坡、频率梳和任意波形生成 (AWG) 的可编程组合,最坏情况下的数字反馈延迟为 76.8 ns。基于 FPGA 的系统具有高度可配置性,并利用比特流切换来实现可扩展校准所需的高灵活性。该架构还提供 GHz 速率多路复用 I/Q 单边带 (SSB) 调制,用于可扩展反射测量。该架构已在 Xilinx ZCU111 FPGA 上的硬件中得到验证,展示了复杂信号的混合以及多路复用控制和测量的频率梳生成的质量。这种设计的主要优势在于提高了数模转换器 (DAC) 频率斜坡的控制能力,与现有的基于 AWG 的架构相比,内存需求降低了几个数量级。单通道硬件非常紧凑,默认配置下,一个 DAC 通道仅占用 2% 的 ZCU111 逻辑资源,为集成反馈、校准和量子误差校正 (QEC) 留下了大量电路资源。
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