电化学能源转换技术在太空任务中起着至关重要的作用,例如在国际空间站(ISS)的环境控制和生命支持系统(ECLSS)中。它们对于未来的氧气,燃料和化学生产的长期太空旅行也至关重要,在这种氧气,燃料和化学生产中,不可能从地球上重新供应资源。在这里,我们提供了当前现有的电解能转化技术,用于空间应用,例如质子交换膜(PEM)和碱性电解仪系统。我们讨论了这些设备中的界面过程受到减少的重力影响,并对电解系统的未来应用提供了前景,例如,现场资源利用率(ISRU)技术。还讨论了计算建模的观点,以预测减少的重力环境对管理电化学过程的影响,并提出了实验建议,以更好地理解降低引力环境中燃气气泡形成和脱离等效率效应过程。
∗ 首席科学家,空间材料实验室,AIAA 成员。通讯作者。† 系统工程部技术人员。‡ 高级工程专家(退休),通信系统与工程分部。§ 工程专家,制导与控制分部,AIAA 成员。¶ 高级项目负责人,系统分析与模拟分部,高级 AIAA 成员。‖ 高级项目负责人,CSG 技术。∗∗ 系统分析与模拟分部副主任。†† 研究科学家,宇宙结构研究组。
结合重力和量子一直是基本物理学中的主要未解决问题。已经开发了量子重力理论(字符串理论,循环量子重力等),但是(1)不同学校之间没有一致,并且(2)没有共识,每个人都暗示[可能夸张,但没有太多)。也有彭罗斯(Penrose)和其他未量化引力的崩溃理论。
遗传学在恶性肿瘤的发展和进展中起着重要作用。相关基因的识别是一个高维数据处理问题。为了解决维数灾难,提出了一种混合方法,即金字塔引力搜索算法 (PGSA),其中基因数量循环减少。PGSA 由两个元素组成,一个过滤器和一个包装器方法(受引力搜索算法启发),该方法通过循环进行迭代。在每个循环中选定的基因会传递到后续循环以进一步降低维数。PGSA 尝试使用信息量最大的基因来最大化分类准确度,同时减少基因数量。结果报告了针对乳腺癌的多类微阵列基因表达数据集。已经实施了几种特征选择算法以进行公平的比较。PGSA 在准确度方面排名第一(84.5%),有 73 个基因。为了检查所选基因是否对患者的生存和治疗反应有意义,对这些基因进行了蛋白质-蛋白质相互作用网络分析。在检查遗传网络时出现了一个有趣的模式。HSP90AA1、PTK2 和 SRC 基因位列排名最高的瓶颈基因之列,DNA 损伤、细胞粘附和迁移途径在网络中高度丰富。
寻找一种可行的方案来测试引力相互作用的量子力学性质引起了越来越多的关注。到目前为止,引力介导的纠缠产生似乎是潜在实验的关键因素。在最近的一项提案 [D. Carney 等人,PRX Quantum 2,030330 (2021)] 中,将原子干涉仪与低频机械振荡器相结合,提出了一种相干性复兴测试来验证这种纠缠产生。由于只对原子进行测量,因此该协议无需进行相关测量。在这里,我们探索了这种协议的公式,并具体发现,在设想的高热激发操作状态下,没有纠缠概念的半经典模型也会给出相同的实验特征。我们在完全量子力学计算中阐明,纠缠不是相关参数范围内复兴的来源。我们认为,在目前的形式下,建议的测试仅在振荡器几乎处于纯量子态时才有意义,并且在这种情况下,影响太小而无法测量。我们进一步讨论了潜在的开放结局。结果强调了在测试物理系统的量子力学性质时明确考虑量子情况与经典期望的不同之处的重要性和微妙之处。
其中 D μ 是弯曲时空中的协变导数。在这种情况下,m 根本不是一个乘法因子,而是克莱因-戈登方程中的特征。在这种背景下,有建议认为量子流体(超导体、超流体、量子霍尔流体、玻色-爱因斯坦凝聚体)的性质可能会增强与引力波的相互作用,从而导致超流体成为引力天线的介质[1-7],超导电路作为引力波探测器[8]、换能器[9,10]和镜子[11-13]。这些想法并非没有引起争议[14-16]。原因是许多这些想法启发性地应用了量子粒子违反 WEP 的概念。这促使我们为引力波中的量子粒子提供更严格的 WEP 特征。WEP 认为自由落体轨迹应该与质量无关,可以重新表述为自由落体物体的 Fisher 信息与质量不变的陈述 [ 17 ]。在这个信息论框架中,违反 WEP 意味着人们可以提取有关自由落体物体质量的信息。WEP 的这种信息论表述具有以下优势:它可以以明确的方式扩展到量子物体。具体而言,Fisher 信息给出了可观测随机变量提供的有关未知参数的信息量。在我们的例子中,随机变量是粒子 x 的位置,未知参数是其质量 m 。对于具有波函数 ψ( x , t ) 的粒子,Fisher 信息为
我们提出了一项基于当今量子信息技术的新思想实验,通过 Bose-Marletto-Vedral (BMV) 效应 [ 1 – 4 ] 测量量子引力效应,揭示引力 t 3 相位项、其与低能量子引力现象的预期关系,并检验广义相对论的等效原理。这里提出的技术有望通过分析与量子系统测量过程的理想输出相关的随机噪声来揭示引力场涨落。为了提高灵敏度,我们建议将引力场涨落随时间对一系列独立测量输出的影响累积起来,这些测量作用于粒子纠缠态,就像在构建量子加密密钥时一样,并从相关的时间序列中提取预期引力场涨落的影响。事实上,通过共享最大纠缠态的粒子构建的理想量子密钥由一串不相关符号的随机序列表示,该序列在数学上可以用完美的白噪声来描述,这是一个均值为零且在不同时间取值之间没有相关性的随机过程。引力场扰动(包括量子引力涨落和引力波)会引入额外的相位项,使用于构建量子密钥的纠缠对退相干,从而使白噪声着色 [ 5 , 6 ]。我们发现,这种由大质量中观粒子构建的装置可以揭示 t 3 引力相位项,从而揭示 BMV 效应。
年轻的孤立中子星及其疑似位置是定向搜索连续引力波 (GWs) 的有希望的目标 [1]。即使没有从脉冲星的电磁观测中获得计时信息,这种搜索也可以以合理的计算成本实现有趣的灵敏度 [2]。包含候选非脉冲中子星的年轻超新星遗迹 (SNR) 是此类搜索的自然目标,即使在没有候选中子星的情况下,小型 SNR 或脉冲星风星云也是如此(只要 SNR 不是 Ia 型,即不会留下致密物体)。过去十年,已经发表了许多关于孤立、定位良好的中子星(除已知脉冲星外)的连续引力波的上限。它们使用的数据范围从初始 LIGO 运行到高级 LIGO 的第一次观测运行(O1)和第二次观测运行(O2)。大多数搜索都针对相对年轻的 SNR [3-11]。一些搜索瞄准了银河系中心等有希望的小区域 [4, 8, 11–13]。一项搜索瞄准了附近的球状星团,那里的多体相互作用可能会有效地使一颗老中子星恢复活力,从而产生连续的引力波 [14]。一些搜索使用了较短的相干时间和最初为随机引力波背景开发的快速、计算成本低的方法 [4, 8, 11]。大多数搜索速度较慢但灵敏度更高,使用较长的相干时间和基于匹配滤波和类似技术的针对连续波的专用方法。这里我们展示了对 12 个 SNR 的 O2 数据的首次搜索,使用完全相干的 F 统计量,该统计量是在代码流水线中实现的,该流水线源自首次发布的搜索 [3] 等 [5, 9] 中使用的代码流水线。由于 O2 噪声频谱并不比 O1 低很多,我们通过专注于与年轻脉冲星观测到的低频兼容的低频,加深了这些搜索(相对于 O1 搜索 [9])。这一重点使我们能够增加相干时间,并获得显着的改进
过去二十年,凝聚态物理、核物理、引力和量子信息等多个原本毫不相关的学科之间出现了惊人的联系,这得益于实验的进步以及全息对偶带来的强大新理论方法。在这篇非技术性评论中,我们介绍了全息对偶与量子多体动力学相关的一些最新进展。这些包括对没有准粒子的强相关相及其传输特性、量子多体混沌和量子信息的扰乱的洞察。我们还讨论了使用量子信息理解全息对偶本身结构的最新进展,包括对偶的“局部”版本以及具有引力对偶的量子多体态的量子误差校正解释,以及这些概念如何有助于证明黑洞蒸发的幺正性。