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f或引用Adam I.A.，Yashin D.A.，Kargina D.A.，Nasedkin B.A.自由空间QKD中高斯和涡流梁与tur>中的相位编码的比较
量子密钥分布（QKD）是通信技术的新方向。QKD建立了两个当事方（通常称为Alice和Bob）之间的安全连接，其中量子力学定律提供了有目的的通道的可靠性，其中最重要的是无关定理[1]。从长远来看，QKD基于计算数学函数的复杂性，QKD比常见的密码系统提供了更安全的连接。第一个提出的方案是BB84 [2]，其中秘密键是通过使用两个正交光子极化碱基来生成的。从那时起，研究了许多方案和实验方案以改善QKD系统的参数并扩大其应用的可能性[3]。尤其是，自由空间QKD由于其灵活性和移动性而积极开发，可用于移动设备[4]，卫星通信[5]和物联网（IoT）[6]。与光纤纤维相比，自由空间QKD尚未在商业系统中广泛使用。这些系统的主要局限性是高斯光束偏离由大气湍流和天气条件引起的原始传播方向的偏差。为解决此问题，目前使用了具有较大入口或特殊校正系统的伸缩系统，这增加了QKD系统的复杂性，重量和成本。作为梁偏差补偿的另一种方法，可以使用光涡旋，根据许多研究[7，8]，在湍流气氛中更稳定。这些问题将在本文中探讨。光涡流或具有轨道角动量（OAM）的光辐射在其中心具有空间奇异性，相位保持不确定，并且沿着梁的内边缘从0到2π不等[9]。这些过渡的数量对应于涡旋的拓扑电荷。目前，已经在QKD系统中研究了涡流束，特别是作为编码信息的基础[10]和相对于轨道动量的通道[11]。但是，在自由空间QKD中具有湍流气氛的高斯和涡流梁的传播及其对此类系统参数的影响之间没有比较。此外，没有对相位调节保存进行的实验研究，并对涡流束进行了额外的调节和解调，这对于将大气通道与光学纤维有效整合是必不可少的。
肌电信号的电触觉反馈的空间和频率编码相结合
摘要 电触觉刺激已广泛用于人机界面，为用户提供反馈，从而闭合控制回路并提高性能。编码方法是电触觉界面的重要组成部分，它定义了反馈信息到刺激曲线的映射。理想情况下，编码将提供反馈变量的高保真表示，同时易于被受试者感知和解释。在本研究中，我们进行了一个闭环实验，其中离散和连续编码方案相结合，以利用这两种技术的优势。受试者执行肌肉激活匹配任务，仅依靠代表产生的肌电信号 (EMG) 的电触觉反馈。具体而言，我们研究了两种不同编码方案（空间和空间与频率相结合）在两种反馈分辨率（低：3 和高：5 个间隔）下的性能。在这两种方案中，刺激电极都围绕上臂放置。标准化 EMG 的幅度被分为间隔，每个电极与一个间隔相关联。当生成的 EMG 进入其中一个间隔时，相关电极开始刺激。在组合编码中，活动电极的额外频率调制还指示间隔内信号的瞬时幅度。结果表明，当分辨率较低时，组合编码会降低下冲率、变异性和绝对偏差，但当分辨率较高时则不会，反而会使性能变差。这表明组合编码可以提高 EMG 反馈的有效性，但这种效果受到肌电控制固有变异性的限制。因此，我们的研究结果提供了重要的见解，并阐明了在使用电触觉刺激传递具有高变异性的反馈信号（EMG 生物反馈）时信息编码方法的局限性。
顺序非线性编码：一种低维回归算法，用于基于EEG的驱动疲劳检测
摘要。对现实世界数据的回归分析并不总是一件容易的任务，尤其是当输入向量以非常低的维空间呈现时。基于EEG的疲劳检测涉及低维问题，并且在降低致命事故的风险中起着重要作用。我们提出了一种内核投影追踪回归算法，该算法是一种针对低维问题（例如疲劳检测）量身定制的两步非线性。以这种方式，可以从两个不同的角度研究数据非线性：通过将数据转换为高维中间空间，然后将其样条估计应用于允许数据层次展开的输出变量。种子VIS数据库的实验结果说明了大脑的时间和后区域的平均RMSE值分别为0.1080％和0.1054％。我们的方法是通过对帕金森氏病预测进行的一些实验来验证的，这进一步证明了我们方法的效率。本文提出了一种新型回归算法，以解决高度复杂的低维数据的编码问题，该问题通常在生物神经学预测任务中遇到，例如基于EEG的驱动疲劳检测。
使用组合通道编码和细胞自动机的超维计算实现高效的情绪识别
摘要 本文提出了一种基于高效受脑启发的超维计算 (HDC) 范式的硬件优化情绪识别方法。情绪识别为人机交互提供了宝贵的信息；然而，情绪识别涉及的大量输入通道 (> 200) 和模态 (> 3) 从内存角度来看非常昂贵。为了解决这个问题，提出了减少和优化内存的方法，包括一种利用编码过程的组合性质的新方法和一个基本的细胞自动机。与所提出的技术一起实施了具有早期传感器融合的 HDC，在多模态 AMIGOS 和 DEAP 数据集上实现了两类多模态分类准确率，效价 > 76%，唤醒 > 73%，几乎总是比最先进的技术更好。所需的矢量存储无缝减少了 98%，矢量请求的频率减少了至少 1/5。结果证明了高效超维计算在低功耗、多通道情绪识别任务中的潜力。关键词：脑启发、超维计算、情绪识别、可穿戴、内存优化、硬件高效、多模态传感器融合
在分心编码期间，年轻和老年人的alpha调制
通过α功率调节感觉神经元兴奋性。未能调节α功率并抑制分心信息的老年人在注意力和工作记忆任务中的报道。鉴于编码过程中的α功率可以预测随后的内存性能，因此异常振荡调制可能在与年龄相关的记忆缺陷中起作用。但是，在分散注意力时，在编码目标时，记忆性能或α调制是否存在与年龄相关的差异。在这里，我们表明，年龄较大的成年人和年轻人都能够编码与干扰因素配对的目标，并且在编码预测识别成功过程中的α功率调制水平。即使老年人表现出更高的分心迹象，但这并没有损害其目标信息的情节记忆。另外，我们证明，老年人仅通过增强目标处理和抑制分散处理过程而在高度分散注意力期间仅调节α功率。这些结果表明，年轻人和老年人都能够成功采用相同的抑制控制机制，但是当分散注意力最小的时候，老年人都无法呼吁这些机制。这项研究的发现使我们对整个生命周期编码的记忆的机制有了更多的了解。
人工神经网络分子编码...
用于材料建模的人工神经网络 (ANN) 引起了广泛关注。我们最近报告了一种基于玻尔兹曼机 (BM) 架构的 ANN 改编版，该改编版适用于多配置多电子波函数的拟定，称为神经网络量子态 (NQS)，用于量子化学计算。本文，本研究将其扩展形式化为一种量子算法，该算法能够通过量子门准备 NQS。ANN 模型的描述符被选为电子配置的占用，以量子力学方式由量子位表示。因此，我们的算法可能比以前研究中使用的基于经典采样的计算具有潜在优势。NQS 可以通过量子原生程序准确形成，但模型在能量最小化方面的训练是在经典计算机上进行的；因此，我们的方法是一类变分量子特征求解器。 BM 模型与 Gibbs 分布相关，我们的准备程序利用了量子相位估计技术，但没有哈密顿演化。通过在量子计算机模拟器上实现该算法来评估该算法。显示了在完全活性空间配置相互作用理论水平上的说明性分子计算，证实了与我们之前的经典方法的准确性一致。
![b'我们提出了一系列量子算法，用于计算各种量子熵和距离，包括冯·诺依曼熵、量子 R\xc2\xb4enyi 熵、迹距离和 \xef\xac\x81delity。所提出的算法在低秩情况下的表现明显优于最知名的（甚至是量子的）算法，其中一些算法实现了指数级加速。特别是，对于秩为 r 的 N 维量子态，我们提出的用于计算冯·诺依曼熵、迹距离和 \xef\xac\x81delity（加性误差 \xce\xb5 内）的量子算法的时间复杂度为 \xcb\x9c O r 2 /\xce\xb5 2 、 \xcb\x9c O r 5 /\xce\xb5 6 和 \xcb\x9c O r 6 。 5 /\xce\xb5 7 . 5 1 。相比之下，已知的冯·诺依曼熵和迹距离算法需要量子时间复杂度为 \xe2\x84\xa6( N ) [AISW19,GL20,GHS21]，而最著名的 \xef\xac\x81delity 算法需要 \xcb\x9c O r 21 . 5 /\xce\xb5 23 . 5 [WZC + 21]。我们的量子算法的关键思想是将块编码从先前工作中的幺正算子扩展到量子态（即密度算子）。它是通过开发几种方便的技术来操纵量子态并从中提取信息来实现的。特别是，我们基于强大的量子奇异值变换（QSVT）[GSLW19]，引入了一种用于密度算子及其（非整数）正幂的特征值变换的新技术。我们的技术相对于现有方法的优势在于，不需要对密度算子进行任何限制；与之形成鲜明对比的是，以前的方法通常需要密度算子的最小非零特征值的下限。此外，我们还提供了一些独立感兴趣的技术，用于（次规范化）密度算子的迹估计、线性组合和特征值阈值投影仪，我们相信这些技术在其他量子算法中会很有用。'](/simg/4/4e9553780581bbfda8e4d6bb48115782efffb2a7.webp)
b'我们提出了一系列量子算法，用于计算各种量子熵和距离，包括冯·诺依曼熵、量子 R\xc2\xb4enyi 熵、迹距离和 \xef\xac\x81delity。所提出的算法在低秩情况下的表现明显优于最知名的（甚至是量子的）算法，其中一些算法实现了指数级加速。特别是，对于秩为 r 的 N 维量子态，我们提出的用于计算冯·诺依曼熵、迹距离和 \xef\xac\x81delity（加性误差 \xce\xb5 内）的量子算法的时间复杂度为 \xcb\x9c O r 2 /\xce\xb5 2 、 \xcb\x9c O r 5 /\xce\xb5 6 和 \xcb\x9c O r 6 。 5 /\xce\xb5 7 . 5 1 。相比之下，已知的冯·诺依曼熵和迹距离算法需要量子时间复杂度为 \xe2\x84\xa6( N ) [AISW19,GL20,GHS21]，而最著名的 \xef\xac\x81delity 算法需要 \xcb\x9c O r 21 . 5 /\xce\xb5 23 . 5 [WZC + 21]。我们的量子算法的关键思想是将块编码从先前工作中的幺正算子扩展到量子态（即密度算子）。它是通过开发几种方便的技术来操纵量子态并从中提取信息来实现的。特别是，我们基于强大的量子奇异值变换（QSVT）[GSLW19]，引入了一种用于密度算子及其（非整数）正幂的特征值变换的新技术。我们的技术相对于现有方法的优势在于，不需要对密度算子进行任何限制；与之形成鲜明对比的是，以前的方法通常需要密度算子的最小非零特征值的下限。此外，我们还提供了一些独立感兴趣的技术，用于（次规范化）密度算子的迹估计、线性组合和特征值阈值投影仪，我们相信这些技术在其他量子算法中会很有用。'
b'我们提出了一系列量子算法，用于计算各种量子熵和距离，包括冯·诺依曼熵、量子 R\xc2\xb4enyi 熵、迹距离和 \xef\xac\x81delity。所提出的算法在低秩情况下的表现明显优于最知名的（甚至是量子的）算法，其中一些算法实现了指数级加速。特别是，对于秩为 r 的 N 维量子态，我们提出的用于计算冯·诺依曼熵、迹距离和 \xef\xac\x81delity（加性误差 \xce\xb5 内）的量子算法的时间复杂度为 \xcb\x9c O r 2 /\xce\xb5 2 、 \xcb\x9c O r 5 /\xce\xb5 6 和 \xcb\x9c O r 6 。 5 /\xce\xb5 7 . 5 1 。相比之下，已知的冯·诺依曼熵和迹距离算法需要量子时间复杂度为 \xe2\x84\xa6( N ) [AISW19,GL20,GHS21]，而最著名的 \xef\xac\x81delity 算法需要 \xcb\x9c O r 21 . 5 /\xce\xb5 23 . 5 [WZC + 21]。我们的量子算法的关键思想是将块编码从先前工作中的幺正算子扩展到量子态（即密度算子）。它是通过开发几种方便的技术来操纵量子态并从中提取信息来实现的。特别是，我们基于强大的量子奇异值变换（QSVT）[GSLW19]，引入了一种用于密度算子及其（非整数）正幂的特征值变换的新技术。我们的技术相对于现有方法的优势在于，不需要对密度算子进行任何限制；与之形成鲜明对比的是，以前的方法通常需要密度算子的最小非零特征值的下限。此外，我们还提供了一些独立感兴趣的技术，用于（次规范化）密度算子的迹估计、线性组合和特征值阈值投影仪，我们相信这些技术在其他量子算法中会很有用。'
系统鉴定编码细胞表面和分泌蛋白的基因，这些基因对于杜氏利什曼原虫体外生长和感染至关重要
利什曼病是一种由利什曼原虫属的原生动物寄生虫引起的传染病，目前尚无获批的人类疫苗。感染以物种特异性的方式定位到不同的组织，由杜氏利什曼原虫和婴儿利什曼原虫引起的内脏疾病对人类最为致命。尽管利什曼原虫属寄生虫主要在细胞内，但可以通过给狗接种婴儿利什曼原虫前鞭毛体培养物分泌产物的复杂混合物来预防内脏疾病。由于细胞外寄生虫蛋白可直接与疫苗诱导的宿主抗体接触，因此它们是良好的亚单位疫苗候选物，因此我们在此尝试发现对体外生长和宿主感染至关重要的蛋白质，目的是确定亚单位疫苗候选物。通过对杜氏利什曼原虫基因组进行计算机分析，我们确定了 92 个编码蛋白质的基因，这些蛋白质预测会通过单个跨膜区或 GPI 锚点分泌或外部锚定在寄生虫膜上。通过选择一种同时表达荧光素酶和 Cas9 核酸酶的转基因杜氏利什曼原虫，我们系统地尝试通过 CRISPR 基因组编辑靶向所有 92 个基因，并确定了体外生长所需的四个基因。对于 55 个基因，我们用每种突变寄生虫感染了小鼠群，并通过使用生物发光成像纵向量化寄生虫血症，结果显示 9 个基因有减毒感染的证据，尽管所有基因最终都建立了感染。最后，我们将两个基因表达为全长可溶性重组蛋白，并在小鼠临床前感染模型中将它们作为亚单位疫苗候选物进行测试。这两种蛋白质都对脾脏感染的不受控制的发展产生了显著的保护作用，值得进一步研究作为针对这种致命的热带传染病的亚单位疫苗候选物。
帕金森病患者丘脑底核的步态编码原理
帕金森病患者丘脑底核动力学的破坏会导致行走障碍。在此，我们旨在揭示丘脑底核编码帕金森病患者功能性和功能障碍性行走的原理。我们设计了一个神经机器人平台，使我们能够在控制良好的条件下解构行走的关键组成部分。我们在 18 名帕金森病患者身上利用了这个平台，这使我们能够证明丘脑底核编码腿部肌肉激活的开始、终止和活力。我们发现相同的基本原理决定了行走的编码。我们将这种理解转化为机器学习框架，该框架可以解码肌肉激活、行走状态、运动活力和步态冻结。这些结果揭示了丘脑底核动力学编码行走的关键原理，从而有可能利用这些信号操作神经假体系统，以改善帕金森病患者的行走能力。
直接脑记录揭示了随机刺激中结构的连续编码
即使在富裕或混乱的环境中，大脑在处理感官输入方面也表现出色。安装示例将其归因于创建环境的复杂内部模型，这些内部模型借鉴了展开的感觉输入中的统计结构。了解这种模型的发生方式和地点是统计学习中的核心问题。未知该建模如何应用于随机感觉信号。在这里，我们通过过渡概率将条件关系确定为支持随机听觉流的编码的隐式结构。我们通过将信息理论原理应用于高频活动（75至145 Hz），使用颅内脑电图记录评估这种代表。我们演示了大脑如何在听觉系统之外的网络中连续构建随机刺激之间的条件关系，包括分层组织，包括时间，额叶和海马区域。我们的结果表明，即使在随机的刺激呈现下，层次结构上组织的大脑区域连续尝试通过保持感觉输入的概率表示来进行订购信息。