腔量子电动力学通过将谐振器与非线性发射器 1 耦合来探索光的粒度,在现代量子信息科学和技术的发展中发挥了基础性作用。与此同时,凝聚态物理学领域因发现底层拓扑 2 – 4 而发生了革命性的变化,这种拓扑变化通常源于时间反演对称性的破缺,例如量子霍尔效应。在这项工作中,我们探索了拓扑非平凡的 Harper-Hofstadter 晶格 5 中 transmon 量子比特的腔量子电动力学。我们组装了铌超导谐振器 6 的晶格,并通过引入亚铁磁体 7 来破缺时间反演对称性,然后再将系统耦合到 transmon 量子比特。我们用光谱方法分辨晶格的各个体模式和边缘模式,检测激发的 transmon 和每个模式之间的 Rabi 振荡,并测量 transmon 的合成真空诱导兰姆位移。最后,我们展示了利用 transmon 计数拓扑能带结构每个模式内单个光子 8 的能力。这项工作开辟了实验手性量子光学 9 领域,使微波光子的拓扑多体物理成为可能 10,11,并为背向散射弹性量子通信提供了途径。由光构成的材料是量子多体物理学的一个前沿 12 。依靠非线性发射器来产生强光子 - 光子相互作用和超低损耗超材料来操纵单个光子的属性,这个领域探索了凝聚态物理和量子光学的接口,同时生产用于操纵光的设备 13,14。最新研究成果表明,光子在具有拓扑特性15的光子中会经历圆形时间反转破缺轨道,这为探索诸如(分数)量子霍尔效应2、3、Abrikosov晶格16和拓扑绝缘体4等固态现象的光子类似物提供了机会。在电子材料中,圆形电子轨道是由磁或自旋轨道耦合4产生的。与电子不同,光子是电中性物体,因此不会直接与磁场耦合。因此,人们正在努力为光子生成合成磁场,并更广泛地探索在合成光子平台中拓扑量子物质的概念。光学和微波拓扑光子学都在这一领域取得了重大进展。在硅光子学 17、18 和光学 19、20 中,通过在偏振或空间模式中编码伪自旋,已经实现了合成规范场,同时保持了时间反转对称性。在射频和微波超材料中,已经探索了具有时间反转对称性 21、22 和破缺时间反转对称性的模型,其中时间反转对称性破缺由以下因素引起:
我们提供了一个基于经典电磁学的理论框架,以描述Fabry-Pérot腔的光学特性,并用多层和线性手性材料填充。我们发现了转移 - 矩阵,散射矩阵和绿色功能方法之间的正式联系,以计算依赖极化的光学传播和空腔模型的圆形二色性信号。我们展示了诸如洛伦兹的互惠和时间反向对称性之类的一般对称性如何限制此类腔的建模。我们采用这种方法来通过数值和分析研究,由金属或螺旋性的介电光子晶体镜制成的各种Fabry-Pérot腔的特性。在后一种情况下,我们根据在镜面界面上反映的电磁波的部分螺旋性保存分析了手性腔极性的发作。我们的方法与设计创新的Fabry-Pérot腔有关手性传感和探测腔体模化的立体化学相关。
摘要:石墨烯纳米纤维(GNR)由于具有高度可定制的物理化学特性和纳米电子学的潜在效用而引起了浓厚的兴趣。除了控制宽度和边缘结构之外,在GNR中包含手性的还带来了另一个维度来微调其光电特性,但是由于缺乏可行的合成策略,相关研究仍然难以捉摸。在这里,我们演示了具有可调手性载体(N,M)的新型Cave-Edged手性GNR(CCGNR)。值得注意的是,(n,2)-CCGNR的带隙和有效质量与n的增加值呈明显正相关,如理论所示。在这个GNR家族中,成功合成了两个代表成员,即(4,2)-CCGNR和(6,2)-CCGNR。两个CCGNR均表现出由沿其外围的掺入[4]螺旋序引起的尤其弯曲的几何形状,也证明了两种相应模型化合物的单晶结构(1和2)也证明了这一点。通过IR,Raman,Raman,Solit-State NMR,UV-VIS和THZ光谱镜以及理论计算的组合,全面研究了(4,2) - 和(6,2) - CCNR的化学身份和光电特性。符合理论期望,获得的(6,2)-CCGNR具有1.37 eV的低光带隙,以及〜8 cm 2 v -1 s -1的电荷载流子迁移率,而(4,2)-CCGNR表现出1.26 EV的较窄频率为1.26 EV,其移动性为〜14 cm 2 v -1 s -1 s -1 s -1 s -1。这项工作为通过操纵手性载体而精确地设计了GNR的带盖和载体移动性的新途径。
摘要:石墨烯纳米纤维(GNR)由于具有高度可定制的物理化学特性和纳米电子学的潜在效用而引起了浓厚的兴趣。除了控制宽度和边缘结构之外,在GNR中包含手性的还带来了另一个维度来微调其光电特性,但是由于缺乏可行的合成策略,相关研究仍然难以捉摸。在这里,我们演示了具有可调手性载体(N,M)的新型Cave-Edged手性GNR(CCGNR)。值得注意的是,(n,2)-CCGNR的带隙和有效质量与n的增加值呈明显正相关,如理论所示。在这个GNR家族中,成功合成了两个代表成员,即(4,2)-CCGNR和(6,2)-CCGNR。两个CCGNR均表现出由沿其外围的掺入[4]螺旋序引起的尤其弯曲的几何形状,也证明了两种相应模型化合物的单晶结构(1和2)也证明了这一点。通过IR,Raman,Raman,Solit-State NMR,UV-VIS和THZ光谱镜以及理论计算的组合,全面研究了(4,2) - 和(6,2) - CCNR的化学身份和光电特性。符合理论期望,获得的(6,2)-CCGNR具有1.37 eV的低光带隙,以及〜8 cm 2 v -1 s -1的电荷载流子迁移率,而(4,2)-CCGNR表现出1.26 EV的较窄频率为1.26 EV,其移动性为〜14 cm 2 v -1 s -1 s -1 s -1 s -1。这项工作为通过操纵手性载体而精确地设计了GNR的带盖和载体移动性的新途径。
摘要 本文介绍了新兴系统手性动力学 (CODES),这是一个统一的哲学框架,它将语言、DNA 和意识等自适应系统整合到混沌与秩序之间的动态相互作用中。该理论采用手性的数学和概念模型(一种定向、不对称关系)来阐明系统如何随时间演变和自我组织。通过将语言置于手性自适应新兴系统中,CODES 解决了关键的哲学问题,特别是维特根斯坦的语言游戏,并解决了形而上学、认识论和进化论中的挑战。本文通过数学建模、现实世界的例子和批判性哲学分析证明了该理论的稳健性。涌现系统的手性动力学 (CODES) 认为,所有涌现现象,包括语言、DNA、RNA 和意识,都源于混沌与秩序之间的动态相互作用,由方向性不对称驱动,从而为理解复杂系统的演化和自组织提供了统一的框架。 如果您想讨论或发现任何漏洞,请发送电子邮件至我的电子邮箱:devin.bostick@gmail.com 1. 简介:连接混沌与秩序 长期以来,哲学一直在努力解决秩序与混乱、确定性与不确定性以及还原论与整体论之间固有的紧张关系。这些二元性通常形成思想的界限,通过静态非复杂动态系统运作来限制哲学和科学研究。涌现系统的手性动力学 (CODES) 认为这些二元性不是对立的而是相互依存的,形成动态的手性关系。 自适应系统,例如语言和 DNA,受秩序和混沌相互作用的支配,其中:
§ 这些作者对本研究的贡献是相同的。 *通讯作者。电子邮件:govorov@phy.ohiou.edu、qbwang2008@sinano.ac.cn、m.hentschel@pi4.uni-stuttgart.de、na.liu@kip.uni-heidelberg.de
手性色谱法是分离对映异构体,用于药物应用,生物技术和环境分析的关键的至关重要技术。但是,传统方法通常在精确,效率和可扩展性方面面临挑战。人工智能(AI)和机器学习(ML)与手性色谱的整合提出了克服这些局限性的变革性方法。AI和ML算法可以优化色谱条件,增强手性选择器的设计并改善实时数据分析,从而提高精度和操作效率。通过利用数据驱动的见解,这些技术可以更准确地预测分离结果和简化方法开发。本摘要回顾了手性色谱中AI和ML应用中当前的进步,讨论了它们对优化色谱过程的影响,加速方法开发以及实现更高的分辨率和可重复性。AI和ML的合并不仅解决了现有的挑战,而且还为手性分离技术创新开辟了新的途径。
1人工结构和量子控制的主要实验室(教育部),Shenyang国家材料科学实验室,物理与天文学学院,上海Jiao Tong University,Shanghai 200240,中国2 Shanghai 200240, China 4 Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China 5 Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan, Guangdong 523808, China 6 Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter, Center for Free Electron Laser Science, 22761 Hamburg, Germany 7 Beijing National Laboratory for Condensed Matter中国科学院物理和物理研究所,中国北京100190,中国8物理科学学院,中国科学院,北京100190,中国
光子是理想的信息载体,因为它们之间的超快传输速度和最小的相互作用。光子携带的信息按频率,振幅和相位调制编码为波。通过右圆极化分类的光学手性提供了额外的编码能力。1特别是将光的手性与单光子发射结合起来,为量子光学的研究创造了新的最前沿。单光子源为在单Quanta级别操纵光与互动的网关打开了网关。量子状态的叠加和纠缠特性的研究增强了安全的通信和量子计算。从这个角度来看,我们重点介绍了手性光生成器的最新进展,并讨论了将手性单光子用于未来应用的可能性。