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费米实验室利用 SRF 腔进行基于 Qudit 的量子计算
规范场论是高能物理 (HEP) 领域的基础理论，在解决量子色动力学、电弱统一、希格斯机制甚至超标准模型物理等若干关键问题中发挥着至关重要的作用。在时空格子上离散化规范场论可得到格子场论，该理论能够对无法解析求解的复杂物理系统进行强大的数值模拟。因此，人们在开发经典硬件和算法方面取得了巨大进步，其中马尔可夫链蒙特卡罗 (MCMC) 技术是最受欢迎的技术之一。尽管经典数值方法取得了巨大成功，但由于所谓的符号问题，一些问题在某些重要参数范围内变得难以解决。最近的理论研究表明，可以通过利用量子算法来绕过这些障碍 [1,2]。例如，已经开发出几种针对 (1+1)、(2+1) 和 (3+1) 维规范场论的资源高效量子算法 [3-10]。然而，到目前为止，仅使用目前可用的噪声中型量子 (NISQ) 设备 [17] 对 (1+1) [11-15] 和 (2+1) [16] 的情况进行了原理验证演示。要实现使用量子计算机计算 (3+1) 维现象的宏伟目标，需要在量子硬件和控制方案上做出重大改进。由费米实验室领导的超导量子材料与系统 (SQMS) 中心致力于在量子计算和传感领域带来变革性进步。其核心目标是解决当前量子设备固有的退相干挑战，为增强型量子处理器和传感器铺平道路。该计划的核心是在 SQMS 中心内开发基于三维 (3D) 超导腔的数字量子计算系统，旨在解决重要的 HEP 问题。这些系统利用最初为加速器物理设计的 3D 超导射频 (SRF) 腔，与传统的 2D 超导设备相比具有明显的优势。首先，3D 腔的基本模式拥有超过两秒的寿命，使其非常适合存储和操纵量子信息 [18]。其次，高效的控制和读出方案显着降低了低温和室温硬件开销。最后，对大型希尔伯特空间的固有访问提供了直接编码“qudits”的潜力，与传统的两级（量子位）编码相比，在模拟中具有优势 [19]。本过程安排如下。在第 2 节中，我们简要回顾了超导电路，特别是用于 transmon 量子位的电路量子电动力学 (cQED) 架构。在第 3 节中，我们介绍了 3D SRF 量子计算系统，并在第 4 节中讨论了最近的实验进展，最后在第 5 部分进行总结性发言。
费米实验室的精密跟踪和量子探测器的开发
– 光罩分为不同设计的芯片：仅带传感器的 ½ 晶圆和带传感器和读出电路的 ½ 晶圆 – 对 MAPS、LGAD 和 SPAD 探测器进行详细表征，并量化其 HEP 性能
费米实验室战略计划和拉丁美洲合作
费米实验室主任 Lia Merminga（中）和 SURF 主任 Mike Headley（中右）剪彩，标志着为期三年的长基线中微子设施/深层地下中微子实验洞穴挖掘工作的完成。其他嘉宾包括 LBNF/DUNE–美国联邦项目主任 Adam Bihary、欧洲核子研究中心高级科学家和中微子平台项目负责人 Francesco Lanni、沙丘合作项目联合发言人 Sergio Bertolucci、URA 总裁兼首席执行官、DOE-OHEP 副主任 Regina Rameika、DOE 负责科学和创新的首席副副部长 Derek Passarelli、DOE 能源部长办公厅主任 Christopher Davis、DOE 科学办公室代理主任兼科学项目副主任 Harriet Kung、南达科他州副州长 Larry Rhoden、美国南达科他州参议员 Mike Rounds、美国南达科他州众议员 Dusty Johnson、坎皮纳斯大学校长 Antonio José De Almedia Meirelles 和 LBNF/DUNE-US 项目主任 Jim Kerby。
费米实验室物理咨询委员会报告 2024 年 7 月
至于加速器综合体的现状和计划，PAC 很高兴听到加速器安全文件已更新并获批准，以符合最新 DOE 命令 420.2D“加速器安全”。PAC 赞扬加速器团队升级主喷射器并在 2024 年 6 月达到 1.018 MW 的功率记录。PAC 还对加速器运行可靠性的下降表示担忧，并表示支持升级、现代化和投资加速器综合体备件的活动。PAC 获悉，加速器综合体的长期关闭（需要连接 PIP-II 和 LBNF 光束线的元素）现在计划于 2028 年 1 月开始，而不是 2027 年 1 月。修订后的时间表有效地优化了物理计划，为实验提供了至少与之前计划一样多的光束时间，而不会影响 LBNF/DUNE 的时间表。
费米实验室物理咨询委员会报告 2024 年 1 月
PAC 以新的成员组成召开会议，13 名成员中，有 5 名来自之前的组成。会议原本打算面对面进行，但最终以混合模式进行。这并没有妨碍会议进程。会议开始时，PAC 听取了实验室主任 Lia Merminga 和 LBNC 主席 Niki Saoulidou 的报告。PAC 很高兴听到实验室在科学计划各方面取得的显著进展，并祝贺理事会取得的成就。PAC 还祝贺实验室向 P5 提交了一份令人信服的国家计划案例；P5 的最终报告与这些陈述非常吻合。PAC 期待在未来的会议上看到费米实验室的实施计划。会议的其余部分专门用于报告加速器 (AD) 和粒子物理 (PPD) 理事会以及下文详述的选定项目和实验的活动状态。
电力存储技术评论
在2019年底，构成星座猎户座左肩的明星Betelgeuse开始显着昏暗，促使人们对即将来临的超新星的猜测。如果爆炸爆炸，这个宇宙邻居（仅是地球上的700光年）将在白天几周内可见。然而，爆炸能量的99％不是通过光来携带的，而是通过中微子，很少与其他物质相互作用的幽灵样颗粒。如果Betelgeuse很快就会走了超新星，发现中微子将“显着增强我们对超新星核心内部发生的事情的理解，”费米拉布理论家萨姆·麦克德莫特（Sam McDermott）说。它将提供一个独特的机会来研究中微子本身的特性。由费米拉布（Fermilab）主持并计划在2020年代后期开始运营的深层中微子实验正在牢记这些目标。
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•Fermilab正在从伊利诺伊大学获取盈余实验性MRI磁铁，在800毫米的室温孔中提供9.4 t领域，目的是将磁铁用作高频实验的基础，目前是在Doe Dark Matter New Initiative New Initiative Program
