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DNA 脱氧核糖部分中的量子逻辑门
DNA 分子中核苷酸的脱氧核糖部分可以充当量子逻辑门，其中每个核苷酸的 C2-endo 和 C3-endo 构象之间的对映体位移发生在电子自旋量子比特的逻辑和热力学可逆情况下，这些量子比特相干地保持在拓扑绝缘的 DNA 晶体纳米结构内，并沿着 pi 堆叠核苷酸碱基对的离域电子相干地传导。C2-endo 和 C3-endo 构象之间的对映体对称性在逻辑和热力学上是可逆的，因为它充当对称性破坏的 Szilard 引擎，该引擎实际上是由其运作信息的物理性有效构建的，因此不需要信息擦除来维持功能。这种量子逻辑门类似于 Toffoli 门，它跨越适合 Landauer 极限的能量屏障运行，滚动 DNA 碱基对，从而破坏 DNA 分子片段上的 pi 堆叠相干性，从而实现信息的量子到经典转变。
2025 年研讨会
1. Aiache Youssef。通过相互作用的量子比特探测器进行温度量子传感 2. Aimet Stefan。在量子多体领域实验探测兰道尔原理 3. Barros Nicolas。学习欠阻尼存储器的有效擦除协议 4. Benali Mohamed。腔体中黑洞投射的光轨迹和热阴影 5. Bertin-Johannet Bruno。通过能量过滤接触增加热载流子太阳能电池的提取功率 6. Bossard Elisa。容错无测量位翻转量子存储器的热力学分析 7. Cerisola Federico。由于量子寿命展宽导致的额外擦除成本 8. Chang Derek。多时间量子过程中的信息结构 9. Chowdhury Farhan Tanvir。实现耗散自旋动力学数字量子模拟的挑战 10. Chrirou Chaimae。势垒使量子热电材料具有近乎理想的效率
六边形石墨烯纳米片中的自旋 - 循环转运
我们研究了石墨烯型纤维中磁性边缘具有磁边缘的热电效应。分别采用静态的动态均值轨道理论，我们首先表明磁力出现在曲折边缘，用于库仑相互作用的窗口，随着量的大小增加，磁磁性显着增加。然后，我们在非平衡绿色功能方法的框架中使用Landauer形式主义来计算磁性六边形石墨烯池中的自旋和电荷电流，通过改变连接温度的不同量尺寸。虽然在非磁性封闭式石墨烯中，温度梯度驱动电荷电流，但我们观察到具有磁性锯齿形边缘的六边形石墨烯纤维的显着旋转电流。特别是，我们表明，在六角形的“元”配置中，受到弱库仑相互作用的约束，纯旋转电流只能由温度范围内的温度梯度驱动，这对于设备应用来说是有希望的。发现较大的平流可以产生更大的库仑相互作用的窗口，其中这种自旋电流是由磁性曲折边缘诱导的，并且电流的较大值。
超低能耗可逆时间同步量子点细胞自动机组合逻辑电路的设计与仿真
摘要 量子点细胞自动机 (QCA) 代表着一种新兴的纳米技术，有望取代当前的互补金属氧化物半导体数字集成电路技术。QCA 是一种极具前景的无晶体管范式，可以缩小到分子级，从而促进万亿级器件集成和极低的能量耗散。可逆 QCA 电路具有从逻辑级到物理级的可逆性，可以执行计算操作，耗散的能量低于 Landauer 能量极限 (kBTln2)。逻辑门的时间同步是一项必不可少的附加要求，尤其是在涉及复杂电路的情况下，以确保准确的计算结果。本文报告了八个新的逻辑和物理可逆时间同步 QCA 组合逻辑电路的设计和仿真。这里介绍的新电路设计通过使用本质上更对称的电路配置来缓解由逻辑门信息不同步引起的时钟延迟问题。模拟结果证实了所提出的可逆时间同步 QCA 组合逻辑电路的行为，该电路表现出超低能量耗散并同时提供准确的计算结果。
量子信息与计算 讲义
以上内容可能对许多读者来说并不奇怪，但我们可以更进一步——如果信息用比特来表示，那么“什么是比特？” 上面我们将其与布尔变量联系起来，这是一个抽象的数学概念。但这不能是我们的答案，因为当我们获取信息时，我们需要真正接收“一些真实的东西”，而不仅仅是接受一个抽象的数学概念。这里的关键点很好地表达在以下引言中（R. Landauer 1996）“信息不是一个无形的抽象实体；它总是与物理表示相关”。事实上，布尔值 0 和 1 仅用于提供两个可识别的不同标签。所以我们对“什么是比特？”的回答是：比特由任何两个不同的物理状态（某个物理系统的）给出，这两者可以通过物理测量可靠地区分。布尔值 0 和 1 只是页面上两种可区分的物理墨水模式；当我们提出问题并听到“是”或“否”时，我们只是将耳朵用作物理设备来区分空气中两种不同的声波形式；在计算机内存中，比特可以用材料中的两种不同电压电平来表示。这里的关键信息是：“没有表示就没有信息！”
![arxiv：2105.05656V4 [QUANT-PH] 2024年4月24日](/simg/5\5c8b66e9b2d2d5ca6a1a57e849d3db6ab542e48e.webp)
arxiv：2105.05656V4 [QUANT-PH] 2024年4月24日
对麦克斯韦恶魔和量子纠缠的研究很重要，因为它在物理学及其在量子信息中的潜在应用中具有基本意义。考虑到量子相关性，对麦克斯韦恶魔的先前研究主要集中在热力学上。在这里，我们从另一个角度考虑，询问是否可以通过执行工作来模拟量子非局部性相关性。因此提出了麦克斯韦恶魔辅助的爱因斯坦 - 波多森 - 罗森（EPR）转向，这意味着一种新型的漏洞。Landauer擦除原则的应用表明，在转向任务中关闭此漏洞的唯一方法是不断监视参与者当地环境的热量波动。我们构建了麦克斯韦恶魔辅助EPR转向的量子电路模型，该模型可以通过当前可编程量子处理器（例如超导量子计算机）来证明。基于此量子电路模型，我们获得了一个定量公式，该公式描述了由于恶魔的工作和量子非局部性相关性而导致的能量耗散之间的关系。结果具有很大的身体兴趣，因为它提供了一种探索和理解量子非本地性，信息和热力学之间关系的新方法。
合作量子信息擦除
在预定的纯态下制备大量量子比特对于实现强大的量子计算机至关重要 [9, 10, 12, 23]。这导致了许多“算法冷却”技术的提出和实现，其中纠缠单元对最初处于混合态的许多量子比特进行操作，导致其中的一个子集被纯化 [3, 13, 19, 26, 27]。鉴于人们越来越担心现代社会中大规模计算所产生的能量足迹，以及量子计算机可能减轻这一问题的可能性 [2]，目前越来越明显的是，设计并实践证明多量子比特重置协议不仅有效，而且快速且节能，这一点至关重要。根据 Landauer 原理 [18]，将单个比特从随机状态重置为预定状态（即所谓的擦除一个比特的信息）至少需要 kT ln2 的工作量，其中 T 是寄存器周围环境的温度。近年来已经确定，将单个量子比特从完全混合状态重置为预定的纯状态也有同样的界限 [11, 22]。正如对经典寄存器进行的一系列实验所证明的那样 [5-8, 15, 16, 24, 25]，Lan-
设计和仿真可逆的时间同步量子点蜂窝蜂窝自动机组合逻辑回路与超低能量耗散
摘要量子点蜂窝自动机（QCA）代表新兴的纳米技术，该纳米技术有望取代当前的互补金属 - 氧化物 - 氧化物 - 氧化电导剂数字整合电路技术。QCA构成了一种极为有希望的无晶体管范式，可以将其降低到分子水平，从而促进TERA级设备的整合和极低的能量耗散。可逆QCA电路的可逆性从逻辑级别降低到物理水平，可以执行比Landauer能量限制（KBTLN2）耗散能量更少的计算操作。逻辑门的时间同步是必不可少的附加要求，尤其是在涉及复杂电路的情况下，以确保准确的计算结果。本文报告了逻辑和物理上可逆的时间同步QCA组合逻辑电路的八个新的设计和仿真。此处介绍的新电路设计减轻了时钟延迟问题，这些问题是由逻辑门信息的非同步，通过使用固有的更对称的电路配置引起的。模拟结果证实了提出的可逆时间同步QCA组合逻辑电路的行为，该逻辑电路表现出超大的能量耗散，并同时提供了准确的计算结果。
重新评估场发射的哈特曼效应
电子隧穿屏障所花的时间问题对于纳米间隙器件[1-6]来说越来越重要，例如纳米天线（其场发射发生在 50 纳米[7]到 8 纳米[8]的阳极-阴极（AK）间隙上（其中阳极-阴极渡越时间[9]在飞秒量级））和阿秒实验[10-12]。在对薄绝缘层隧穿效应进行后续研究中，Hartman[13]和更早的McColl[14]使用入射波包遇到矩形屏障的模型发现，金属-绝缘体-金属（MIM）薄膜的传输时间由大屏障宽度极限下的群延迟τg=¯h/√μ给出，其中μ是费米能级，是真空功函数：对于一般情况，当μ==1eV时，τg=0.65821fs，顺便说一下，它小于但与Büttiker和Landauer[15]的屏障宽度相关的半经典时间τsc=L/√2/m=1相当。对于 L = 1 nm，约为 6860 fs，但 Winful [16,17] 证明，τ g 是停留时间 τ d 和自干扰时间 τ i 之和，性质截然不同。我们使用时间相关维格纳分布函数 (WDF) 方法 [18] 研究了波包与屏障的相互作用，结果表明，矩形屏障（以及具有类似突变行为的其他屏障）具有一些特性，使得它们用于波包模拟存在问题，即使平面波和指数增长/衰减的 so-