量子光力学的基础研究(退相干和量子引力测试、波函数坍缩以及量子和经典状态之间的转变)除了可以一窥由数十亿个原子组成的介观系统的量子行为外,还是将机械装置用作量子计量工具的第一步。微米和纳米级的机械谐振器已经用于测量具有极高灵敏度的质量和力。单个原子和分子被称重,生物分子之间的力以及与磁共振单自旋相关的力也已得到解决。虽然利用原子、光子和电子形式的量子探针推动了量子计量的许多领域的进步,但探针运动自由度中的热噪声仍然限制了可达到的精度。结合冷却和捕获的光学相互作用提供了一种无需使用低温技术即可将机械系统带入基态的工具。量子光力学不仅将提高现有机械传感器的性能(亚阿牛顿级别的力和飞米级别的位移),而且还将实现新的测量技术(例如光子数的量子非破坏测量)。
模拟多体费米子系统的特性是材料科学、量子化学和粒子物理学领域一项突出的计算挑战。尽管基于量子比特的量子计算机可能比传统设备更有效地解决这一问题,但编码非局部费米子统计数据会引入所需资源的开销,从而限制其在近期架构中的适用性。在这项工作中,我们提出了一种费米子量子处理器,其中费米子模型在费米子寄存器中局部编码,并使用费米子门以硬件高效的方式进行模拟。我们特别考虑了可编程镊子阵列中的费米子原子,并开发了不同的协议来实现非局部门,从而在硬件级别保证费米统计数据。我们使用这个门集以及里德堡介导的相互作用门,为数字和变分量子模拟算法找到有效的电路分解,这里以分子能量估计为例进行说明。最后,我们考虑一种组合费米子量子比特架构,其中利用原子的运动自由度和内部自由度来有效地实现量子相位估计以及模拟格点规范理论动力学。
观察捕获离子的振荡是最先进的量子1和基本2物理实验的必不可少的技术。裸露振荡频率的估计用于提供剩余能量的精确值3原子的估计中微子质量的关键作用。4在精确光谱实验5中还研究了振荡频率的差异,以测量基本颗粒的旋转磁因子,这与QED的测试相关,6,并在物质和反物质之间寻找不对称性。7笔陷阱中的常规方法是检测陷阱电极上离子图像电荷引起的电流。2正在探索新方法,以使用第二离子对运动敏感更高敏感性进行精确测量。8附加离子应具有有利的电子结构,以通过量子逻辑光谱法制备和读取互动的离子特性。9量子逻辑方案需要几个控制的激光脉冲来操纵辅助离子。该离子是通过激光冷却制备的,然后通过使用狭窄的过渡来解决链的运动边带来审问。过去已经探索了依赖散射光的分析的边带光谱进行运动检测的替代技术。10–14这些技术基于
量子科学和技术中的许多协议都需要在纯量子态下初始化系统。在大规模谐振器的运动状态背景下,这使得研究难以捉摸的量子-经典跃迁的基本物理成为可能,并以增强的灵敏度测量力和加速度。激光冷却一直是制备量子基态机械谐振器的首选方法,量子基态是最简单的纯态之一。然而,为了克服热浴的加热和退相干,这通常必须与低温冷却相结合。在这里,我们直接从室温激光冷却超相干、软夹紧机械谐振器,使其接近量子基态。为此,我们实施了多功能中间膜装置,该装置具有一个光纤镜和一个声子晶体镜,在室温下已经达到了接近 1 的量子协同性。此外,我们引入了相干和基于测量的量子控制技术的强大组合,这使我们能够减轻热互调噪声。我们达到的最低占用率是 30 个声子,受测量不精确的限制。消除低温冷却的必要性应该会进一步促进光机械量子技术的传播。© 2023 Optica Publishing Group 根据 Optica 开放获取出版协议的条款
连续变量(CV)系统在实现通用量子计算的实现中引起了越来越多的关注。最近的一些实验表明,使用CV系统将值编码为捕获的离子机械振荡器并执行逻辑门的可行性[C. C. Flühmann等。,自然(伦敦)566,513(2019)]。必不可少的下一步是保护编码的量子函数免受量子反应的影响,例如,由于机械振荡器及其环境之间的相互作用而引起的运动反应性。在这里,我们提出了一种方案,以抑制单模谐波振荡器的量子反应性,该方案是通过引入非逆势泄漏消除操作员(LEO)的特定设计来编码Qubits的。值得注意的是,我们的非扰动狮子座可用于分析无近似值的精确运动方程。它还允许我们证明这些LEO的有效性仅取决于时间域中的脉冲序列的积分,而脉冲形状的详细信息在适当选择时间段时并没有显着差异。此控制方法可以在任意温度和任意系统轴耦合强度下应用于系统,这使其对于一般的开放量子系统非常有用。
摘要:我们之前曾报道过可穿戴环路传感器,它能够精确监测膝关节屈曲,与现有技术相比具有独特的优势。然而,迄今为止的验证仅限于单腿配置、离散屈曲角度和体外(基于幻影)实验。在这项工作中,我们向前迈出了重要一步,探索以连续方式在体内监测膝关节屈曲角度。本文提供了双侧传感器操作的理论框架,并报告了之前未曾报道过的可穿戴环路传感器的详细误差分析。这包括校准曲线的平坦度,这限制了小角度(例如在行走过程中)的分辨率,以及在高角速度(例如在跑步过程中)下存在运动电动势 (EMF) 噪声。还介绍了一种用于制造柔性和机械坚固环路的新型方法。电磁模拟和基于幻影的实验研究优化了设置并评估了可行性。然后对进行三项活动(步行、快走和跑步)的人类受试者进行概念验证体内验证,每项活动持续 30 秒,重复三次。结果表明,在大多数情况下,均方根误差 (RMSE) 小于 3 ◦。
绝热捷径 (STA) 是快速获得系统控制参数缓慢绝热变化的最终结果的途径。捷径由一组适用于不同系统和条件的分析和数值方法设计而成。将 STA 方法应用于量子系统的动机是在比退相干时间更短的时间尺度上操纵它们。因此,绝热捷径已成为原子、分子和固态物理学中准备和驱动内部和运动状态的工具。应用范围从基于门或模拟范式的信息传输和处理到干涉测量和计量学。控制参数的多重 STA 路径可用于增强对噪声和扰动的鲁棒性或优化相关变量。由于绝热是一种普遍存在的现象,STA 方法也从量子世界扩展到光学设备、经典机械系统和统计物理学。绝热捷径与其他概念和技术(尤其是最优控制理论)完美结合,并提出了一些基本的科学和工程问题,例如找到速度极限、量化第三定律或确定过程能量成本和效率。本文回顾了绝热捷径的概念、方法和应用,并概述了其良好的前景以及未来尚未解决的问题和挑战。
机械振荡器是日益多样化的精密传感应用中必不可少的组件,包括引力波探测 ( 1 )、原子力显微镜 ( 2 )、腔光力学 ( 3 ) 和弱电场测量 ( 4 )。从量子力学的角度来看,任何谐振子都可以用一对非交换可观测量来描述;对于机械振荡器,这些可观测量通常是位置和动量。这些可观测量的测量精度受到不可避免的量子涨落的限制,即使振荡器处于基态,这些涨落也会出现。使用“压缩”方法,可以操纵这些零点涨落,同时根据海森堡不确定性关系保留它们的乘积。这种压缩可以提高一个可观测量的测量精度,但代价是另一个可观测量的波动增加(5)。尽管已经在各种物理系统中创建了压缩态,包括电磁场(6)、自旋系统(7)、微机械振荡器(8-10)和单个捕获离子的运动模式(11、12),但利用压缩来增强计量一直具有挑战性。特别是,在检测过程中添加的噪声会限制计量增强,除非它小于压缩噪声。可以通过增加要测量的信号幅度来克服低噪声检测的要求。在光学干涉测量 ( 13 ) 和自旋系统 ( 14 ) 中,已经证明压缩相互作用的逆转可以放大
正在进行的构建量子计算机的努力基于各种物理实现。最成熟的实现之一是基于保罗阱中的捕获离子,其中量子位被编码在离子价电子的内部状态中,并使用自旋相关力进行纠缠,将离子的内部状态与其集体运动耦合 [1]。捕获离子的优势在于它们表现出超过 10 分钟的相干时间 [2-4] 和灵活的连接 [5,6]。此外,单量子位门的每个门错误率已低至 10 − 6 [7,8],多量子位门的每个门错误率低至 10 − 3 [9-11]。然而,与超导量子位(约 10 纳秒)相比,离子之间的多量子位操作通常相对较慢(约 10 μ s)。此外,冷却、制备、读出和控制数千个捕获离子量子比特所需的光学技术仍处于起步阶段 [ 12 – 14 ]。在这里,我们对基于捕获电子的量子计算进行了可行性研究。电子对量子计算很有吸引力,因为它们非常轻,是一个天然的两级自旋系统(量子比特),具有足够大的磁矩,可以用成熟的微波技术和热库来操纵,从而无需量子比特控制光学器件。相对于捕获离子,质量减少了四个数量级,增加了捕获势中粒子的运动频率,从而提高了多量子比特操作和传输的速度。此外,电子的两级自旋结构消除了传统原子和固态的某些复杂性
认证声明,加州大学洛杉矶分校的David Geffen医学院获得认证委员会的认可,以继续医学教育,以为医师提供继续医学教育。加州大学洛杉矶分校的David Geffen医学院,指定这项现场活动,最多为5.75 AMA PRA类别1学分TM。医师应仅要求其参与活动的程度相称。加利福尼亚州注册护理委员会接受批准的AMA PRA类别1个学分TM的课程,以满足续签许可证的继续教育要求。来自加利福尼亚以外的州的护士应与当地州议会询问特定的继续教育政策。披露声明FDA发表了一份概念文件,将科学和教育计划的商业支持归类为亲动作,除非可以肯定该计划是“真正的独立”,并且没有商业影响。除了独立外,FDA还要求非促进,商业支持的教育是客观,平衡和科学严格的。该政策进一步指出,CME员工和教职员工的所有潜在利益冲突都应完全披露给该计划的参与者。此外,继续进行医学教育政策的认证委员会规定,提供者在计划之前充分管理所有确定的潜在利益冲突。UCLA充分认可这些概念的字母和精神。