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芯片级灾难性错误的分布式量子纠错
引言。对外部噪声的极端敏感性是构建和操作大规模量子装置的主要障碍之一。量子误差校正（QEC）通过在更大的空间中编码量子信息来解决这一问题，以便可以检测和纠正错误（例如，参见参考文献 [1]（第 10 章）和参考文献 [2]）。现有的 QEC 方案主要关注局部和不相关的错误（或具有有限范围相关的错误），例如参见 [3,4]。然而，例如由于与玻色子浴的耦合 [5 – 7] ，长程关联会对 QEC 的性能产生负面影响 [8,9] 。最近有研究表明，宇宙射线事件 (CRE) 会在超导量子比特中引起灾难性的关联误差 [10 – 13]。高能射线撞击后，会产生声子并在基底中扩散。这些声子随后在超导材料中形成准粒子，进而引起量子比特衰变 [12] 。尽管这些事件很少见，但它们的影响却是毁灭性的，因为它们会导致芯片中所有量子比特发生快速相关弛豫（ T 1 误差），从而基本上擦除编码的量子信息 [12] ，这对于可能需要数小时的长时间计算任务尤其有害 [14] 。此外，CRE 的不利影响不仅限于超导量子比特。半导体自旋量子比特 [15] 和基于马约拉纳费米子的量子比特 [16,17] 也分别受到由 CRE 引起的电荷噪声和准粒子中毒的影响。一种针对系统减少 CRE 影响的方法是改变设备的设计，例如，引入声子和准粒子陷阱 [18 – 20] 并增强设备中的声子弛豫 [17] 。在本信中，我们采用不同的方法，使用分布式纠错方案来检测和纠正
均衡游戏和重型超级导体中的神秘顺序
沉重的费米昂超导体是一种引人入胜的材料类。这些非常规的超导体来自重型准颗粒，这些粒子源自局部的F-电子植物，这些局部液体液体液化为费米海。最近，该材料类别的两个新成员UTE 2和CERH 2为2，引起了极大的兴趣。ute 2是Piers Coleman和Tamaghna Hazra [1]的评论的重点。对CERH 2的兴趣是2个源于其频道温度 - 磁场相图，沿着该四方材料的C轴施加磁场时（见图1）[2]。此相图具有两个无表特征。第一个是在两个超导阶段（称为SC1和SC2）之间引起的一阶诱导一阶转变。第二个是H C 2 /T C的记录高值，其中H C 2是上临界场，T C是超导过渡温度。该记录值表明对超导性的自然保护对C轴场。观察到的行为归因于晶体结构。每个单位细胞有两个不等的CE原子，并且两个CE原子都没有反转对称性。但是，两个不等的CE原子是彼此的反转对称伙伴，因此存在全局反转对称性。不相等的CE原子每个形成平方晶格。超导相图的解释是，在每个CE方格晶格层中，有局部相互作用会引起自旋单向超导状态（例如S-波或D -Wave）[2，3]。如图2，两个CE层之间的反转中心自然允许两个超导状态：均匀的奇偶校验状态
超导体 - 触发器零件中的分解性方面
混合超导体 - 触发器设备为固态量子信息处理提供了独特的优势。特别是，自十年前的成立以来，Gatemon Qubit已被证明是一个多功能的实验平台。对于所有类型的Qubits，理解和克服的破坏性是向大规模量子计算进展的重要部分。在本论文中，提出了与GATEMON中的分层有关的三个不同的研究。首先，在有限的磁场中研究了在Inas纳米线中形成的带有完全覆盖的壳的gatemon。在应用领域中调查该系统的是可能存在Majorana零模式的可能性，该模式可用于防止逆转。观察到量子转换频率对磁场的非单调依赖性被观察并解释为破坏性的小公园效应。没有观察到有限的主要耦合（E M）的特征。通过测量值的电荷分散体，将上限放置在E m / h <10mHz时。接下来，研究了纳米诺威氏菌在纳米线gatemon中诱导的奇偶校验切换。准颗粒中毒会导致逆转状态，并且是超导Qubits损失的重要来源。在零磁场时，发现切换在100 ms的时间尺度上发生。随着温度或磁场的增加，切换速率被观察到第一个常数，然后呈指数增加，这与共存非平衡和热准粒子的常规图片一致。在零磁场上缓慢的平价切换对于gatemon连贯时间的未来发展有希望。最后，提出了对基于2DEG的盖特尼人的早期结果，其多个大门接近约瑟夫森交界处。
斐波那契分数量子霍尔状态的复合粒子结构
非亚伯式拓扑顺序是易于断层量子计算的最有希望的平台之一[1]。这些阶段中的激发是非亚伯式的，它们是具有非亚伯交换统计的准粒子[2]。非亚伯里亚人提供了拓扑堕落的来源，可以非本地的信息存储。然后可以通过编织Anyons来操纵信息，这一过程由于其拓扑性质而反对局部扰动的反应[3-7]。在实现非亚洲拓扑秩序的最有希望的系统中，是强磁场中的2 d电子气体，它们可以形成分数量子霍尔（FQH）状态。令人兴奋的是，在FQH状态[8]中，有越来越多的实验证据，以及以填充分数为ν= 5 /2的非亚伯FQH状态，支持最简单的非亚伯利亚人，Ising，Anyon [9-13]。Ising Anyons对通用量子计算不足[1]。相比之下，拓扑命令支持所谓的斐波那契，可以用作通用量子计算机[14]。这是从fibonacci anyon的融合规则τ×τ= 1 +τ的角度来看，其中τ是fibonacci anyon，1是微不足道的anyon，×表示任何融合。因此，对观察到的ν= 12/5 fqh状态引起了极大的兴趣，因为数字表明这可能对z 3 read-rezayi（RR）状态[15] [15]，该状态支持斐波那契任何人，除其他] Abelian [16，17]。[7]对于猜测ν= 5 /2状态。这些包括斐波那契的成核不幸的是，其他人的存在可以通过进入编织过程来弥补斐波那契人的操纵，因此在参考文献中讨论的在干涉实验中对非亚伯利亚人的识别感到沮丧。因此，了解是否有可能实现支持斐波那契的拓扑顺序，以作为其唯一的激发。已经提出了一些建议，以实现这种斐波那契状态。
Majorana零模式的非常规超导体
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。majorana fermions是旋转1/2中性颗粒，它们是其自身的反粒子。它们最初是由Ettore Majorana在粒子物理学中预测的，但它们的观察结果仍然具有Elusi V e。主要的物理物理学借用了Majorana费米子的概念，与粒子物理电子和孔不同，它被称为Majorana零模式。在这种情况下，我们对Majorana零模式在非常规超导体中的基本特性及其在实验性可观察物中的序列提供了教学解释，从而特别强调了最初的理论发现。特别是，我们首先表明Majorana零模式是自缀合的，并作为一种特殊类型的零能量表面Andreev结合状态在非常规超导体的边界处。然后，我们探索一维自旋p波超级导体中的主要零模式，在当时，我们加入了拓扑超级传导的形成，并在超导体 - 血症导向器混合体中的物理实现。在这一部分中，我们强调说Majorana准颗粒作为零能量边缘状态，表现出电荷中立性，自旋极化和Spa tial非偏置性，因为可以从其能量和WAV效应中可以看出独特的特性。ne Xt，我们讨论了获得绿色的p波超导体功能的肛门功能，并证明ma-jorana零模式的出现始终伴随着形成奇怪的旋转式旋转式三个形成，这是Majorana零模式的自轭性质的独特结果。我们最终解决了Majorana零模式在隧道光谱中的特征，包括异常接近效应和相位偏置的Josephson效应。
结构化腔真空波动工程
在物理学中长期以来已经知道，当光被限制在很小的体积中时，可能会发生有趣的现象[1]。最著名的自发发射在腔中被光扩增，从而导致称为激光器的集体光子模式[2，3]。自从这一发现以来，对光腔的丰富研究传统已经发展出了一些开创性和基本发现。在当前的讨论中，特别有趣的是，光腔内的光线相互作用可以大大增强[4]，因此，当物质被放置在光腔中时，双重光 - 亮点特征的准粒子可以形成，因此称为polaritons。已经产生了这些极化子的大量结果[5]，并且仍在深入研究它们的形成和表征，并面临许多挑战。例如，在这一研究中，一个很大的里程碑是实现了极化玻色 - 因子凝结物[6，7]。最近开发的想法试图将焦点从极地转变为轻度驱动现象转向其形成对托管材料的作用。在一个称为极化化学的开创性领域中[8]光态状态用于增强和控制化学反应。形成极化子已通过改变势能格局来增强分子中的反应途径[9-14]。在没有实际光子的情况下。这种真空腔材料工程与通常广泛研究的集体效应和驱动（激发）偏振状态的凝结的情况形成鲜明对比。至关重要的是，在极化化学中表明，在强的耦合方案中，腔体中电磁场的真空波动可能会逐渐到电子结构的过渡，因此在黑暗腔中可以发生新的诱发现象，即类似地，与限制光子模式的空腔量子量子 - 电动力学耦合可以通过强烈耦合到真空波动的量子材料的性质进行更改。正式，根据自2010年初以来所做的工作，作为由欧洲研究委员会资助的两个主要项目的一部分（Dynamo 5和
完整脑理论的基本解释
摘要 我们希望提出一种基于涉及蛋白质-蛋白质相互作用的大脑间超快自发信息通路来绑定内在信息的机制。质子是用于在像大脑这样的复杂水介质中传输比特单元的便捷量子对象。这种介质中的声子-极化子相互作用增加了信息复杂性，涉及复杂的蛋白质相互作用，这些相互作用对于超流体般的高速公路至关重要，使意识过程能够穿透大脑区域，这些区域是由不同的受调控的基因组而不是单个区域特定的基因组成的。大脑皮层中的蛋白质通路连接在一个由数千种蛋白质组成的网络中。为了理解大脑间通信的作用，我们假设界面水晶格中的质子电流是由声子-极化子振动引起的，在电磁场存在的情况下，声子-极化子振动可以导致超快速通信，其中热量子比特、物理感觉和质子是用于在复杂水介质中传输比特单元的便捷量子对象。由于准质子绕闭合环运动的能量而引起的热振荡频率与电磁振荡频率相对相等，这证实了准极化子的存在。声子极化子是与晶格振动模式耦合的电磁波。然而，当它们由质子专门产生时，它们被称为声子耦合准粒子，即与振动运动耦合。我们从准粒子开始，向上移动到亚细胞、细胞和神经元结构中的生物分子通信，导致多尺度信息“位”的负熵纠缠。信奉量子势化学，稳态下负增益上固有信息的相互依赖性代表了微观随机量子热涨落的中观集合，通过负熵衍生的、温度相关的、耗散的量子势能来表达。后者取决于扩散函数和温度的时间导数，从根本上解释了完整脑理论。关键词：量子势化学；量子热涨落；热量子比特；本征信息；Grotthuss机制；负熵增益；准极化子；质子；耗散量子势能；共振；完整脑理论。
超快相干 THz 晶格动力学与范德华反铁磁体 FePS 3中的自旋耦合
少原子层薄材料 [1–3] 的合成引发了大规模研究的火花，旨在操控其宏观特性。最近，二维磁有序材料也已生成。[4–7] 这些化合物的长程磁序似乎极易受到晶格畸变的影响，这是因为磁各向异性在稳定二维磁体中的长程有序方面发挥了作用。[8] 通过各种机制超快产生声子已被证明是在基本时间尺度上驱动和控制块体磁体自旋动力学的有力工具。[9–14] 这种途径也适用于范德华二维材料晶体，最近在铁磁 CrI 3 晶体中发现动态自旋晶格耦合就证明了这一点。 [15] 从自旋电子学角度来看，二维反铁磁体与铁磁体相比具有几个基本优势。主要优势在于基态更稳定，磁共振频率在 THz 范围内，比铁磁体高几个数量级。至关重要的是，反铁磁磁子与声子的耦合处于光学声子的能量范围内，这导致了最近有关二维反铁磁材料中杂化磁子-声子准粒子的报道。[16–20] 因此，光驱动的集体晶格模式具有在二维反铁磁体中光学控制长程磁序的潜力，这是基于已证实的可能性，即使光子能量远离其本征频率，也可以完全相干地驱动此类模式[21,22]，也基于它们与磁子的强耦合。在此背景下，过渡金属三硫属磷酸盐（MPX3，其中M = Ni、Fe、Mn、... 和X = S、Se）代表了一类有趣的范德华反铁磁体。[23–26] 虽然据报道在独立的 NiPS3 块体单晶中 [27] 可以产生光学磁振子，但这种材料缺乏可扩展性到二维极限。事实上，实验证明，NiPS3 的单原子层在磁排序上与 MnPS3 [28] 和 FePS3 [25] 并无不同。
超快相干 THz 晶格动力学与范德华反铁磁体 FePS3 中的自旋耦合
少原子层薄材料 [1–3] 的合成引发了大规模研究的火花，旨在操控其宏观特性。最近，二维磁有序材料也已生成。[4–7] 这些化合物的长程磁序似乎极易受到晶格畸变的影响，这是因为磁各向异性在稳定二维磁体中的长程有序方面发挥了作用。[8] 通过各种机制超快产生声子已被证明是在基本时间尺度上驱动和控制块体磁体自旋动力学的有力工具。[9–14] 这种途径也适用于范德华二维材料晶体，最近在铁磁 CrI 3 晶体中发现动态自旋晶格耦合就证明了这一点。 [15] 从自旋电子学角度来看，二维反铁磁体与铁磁体相比具有几个基本优势。主要优势在于基态更稳定，磁共振频率在 THz 范围内，比铁磁体高几个数量级。至关重要的是，反铁磁磁子与声子的耦合处于光学声子的能量范围内，这导致了最近有关二维反铁磁材料中杂化磁子-声子准粒子的报道。[16–20] 因此，光驱动的集体晶格模式具有在二维反铁磁体中光学控制长程磁序的潜力，这是基于已证实的可能性，即使光子能量远离其本征频率，也可以完全相干地驱动此类模式[21,22]，也基于它们与磁子的强耦合。在此背景下，过渡金属三硫属磷酸盐（MPX3，其中M = Ni、Fe、Mn、... 和X = S、Se）代表了一类有趣的范德华反铁磁体。[23–26] 虽然据报道在独立的 NiPS3 块体单晶中 [27] 可以产生光学磁振子，但这种材料缺乏可扩展性到二维极限。事实上，实验证明，NiPS3 的单原子层在磁排序上与 MnPS3 [28] 和 FePS3 [25] 并无不同。
纳米级力传感的超导动力学电感设备
在本文中，我们为基于空腔光学原理的原子力显微镜提供了力传感器。我们解释了力传感器的功能，设计，工具和表征。力传感器的机械部分由一个非常细的尖端组成。在悬臂底座附近是一个LC电路，其共振频率在4 - 5 GHz范围内。电感器由超导蜿蜒的纳米线组成，该纳米线在紧张时会改变其电感。因此，可以通过测量LC电路的谐振频率如何变化来检测到可以检测到的瓷砖的机械运动。机械运动产生了微波频谱中的边带。一种检测方法是基于由两个微波色调驱动的电路，而悬臂则由安装在传感器附近的压电振荡器附近靠近其质量共振。测量信号的幅度取决于悬臂运动和微波色调的相位差。制造中的关键步骤包括释放悬臂的释放，通过将基板从前侧和后侧蚀刻出来，以及在悬臂的自由端上沉积尖端。制造是在整个半导体晶圆上进行的，并具有高产量。在几毫升的温度下，以几个赫兹的顺序测量了光力耦合强度G 0。然而，由于存在非热波动力，因此无法对悬臂与LC电路的共振频率移动的耦合恒定机械运动进行准确的校准。我们还介绍了LC电路中的微波损耗在范围1中的变化。7 - 6 K.我们的电路表现出比热平衡准粒子预期的更高的损失，我们将其归因于电路介电。准粒子损失设定了我们电路可以达到的质量因素的上限，而不管拓扑是什么。此外，LC电路在电流和动力学之间表现出非线性关系，从而实现了机械边带的参数扩增。因此，提出的力传感器将力传感器（悬臂），检测器（LC电路）和参数信号放大器（通过LC电路的非线性）集成在一个和同一组件中。