在过去的二十年中,基于电信纤维的量子密钥分布网络已在大都市和城市间尺度上实现。瓶颈之一在于关键速率相对于传输距离的指数衰减。最近提出的方案主要集中于通过在两个交流方上创建长臂单光子干涉仪来实现更长的距离。尽管在较长的沟通距离上表现出色,但两个远程激光器之间的相位锁定的要求在技术上具有挑战性。通过采用最近提出的模式对构想,我们实现了高性能量子密钥分布而无需全局锁定。使用两个独立的现有激光器,我们在大都市和城市间距离的制度中显示了与常规测量设备独立的方案相比,二次钥匙率改进。对于更长的距离,我们还通过304 km的商业纤维和407 km的超损坏纤维提高了3个数量级的关键率性能。我们希望这种现成的高性能方案将被广泛用于城市间量子通信网络。
太赫兹技术在数据通信、雷达探测、高分辨率成像等领域展现出巨大的发展潜力,但这些应用也面临着大气吸收和自由空间路径损耗导致的传输距离短的问题[1-3]。解决该问题的主要方法是增加天线增益来补偿这些损耗,但大多数高增益天线不易操控,传播角度固定,降低了系统的实用性。作为解决方案之一,太赫兹波前整形技术可以灵活地操控光束方向和波前特性,满足太赫兹系统的应用需求,例如在点对点通信系统中可以改善太赫兹光束方向性,以增加传播距离;在目标雷达系统中可以切换多光束波前特性,实现多区域检测[4,5]。在太赫兹高分辨率成像中,波前模式掩模可以切换,为系统提供更多的感知信息[6-8]。为了实现这些目标,太赫兹波前整形需要由多个通道合成,携带适当可变的相位信号。
太空被认为是人类已知的最不适宜居住的环境。缺氧、微重力、极端温度、电离辐射和无法种植食物只是太空探索可能给那些有勇气前往太空的人带来的一些挑战。(1) 因此,宇航员面临着许多健康风险,主要是由于微重力和电离辐射的影响以及隔离和禁闭带来的心理影响。(2,3) 因此,必须密切监测宇航员的健康和福祉,以确保他们的安全。目前,这是通过远程医疗实现的,即地球上的医务人员与太空中的医务人员进行交流。然而,这并非没有局限性,例如无法对太空中的人进行身体检查,以及由于传输距离太远而可能遇到的通信延迟。如果通信中断或无法进行,宇航员可能会面临各种潜在的健康并发症。因此,需要一种冗余解决方案来监测宇航员的健康状况以及宇航员与地球的直接通信。这可以通过使用人工智能 (AI) 来实现。AI 可以自动监测宇航员的健康状况,并为宇航员遇到的一些生物和心理问题提供有效的解决方案。本文探讨了人工智能在宇航员遇到的一系列健康问题中的作用。
人工智能 (AI) 技术是无线传感器网络 (WSN) 中能源利用的最重要考虑因素。AI 通过优化传感器节点的能耗来改变工业运营。因此,它对于提高传感器节点定位精度至关重要,尤其是在不平衡或 Ad-hoc 环境中。因此,本研究的目的是提高传感器节点经常遇到障碍物或障碍物的位置的定位过程的准确性。蜂群优化 (BSO) 算法用于分割传感器节点,以提高锚节点和未知节点对之间的到达方向 (DoA) 估计的准确性。即使在存在不平衡条件的情况下,涉及三个独立蜂群的所提出的 DoA-BSO 也可以识别合理的锚节点以及排列成簇的分段节点。为了获得预期结果,目标函数的设计考虑了锚节点和未知节点对的跳数、能量和传输距离等因素。研究在大规模 WSN 中使用传感器节点对进行,以确定 DoA-BSO 的定位精度。将 DoA-BSO 与传统方法进行比较时,元启发式算法的结果表明,它显著提高了节点的准确性和分割性。
摘要。锂离子存储设备的开发使纳米结构化材料具有巨大的表面积,孔隙率和增强的反应性,这是一个关键的研究领域。这些特殊的特质允许新型的活动过程,缩短锂离子的传输距离,降低特定的表面电流密度,并显着增强电池恒定和特定能力。此外,通过降低具有集成电子导电通道的复合纳米结构,即使在高电荷和放电速率下也可以提高特定能力。在锂离子存储中雇用纳米材料电极可提供能量密度,功率输出,周期寿命或这些优势的任何优势的能源密度,电力输出,循环寿命或从电池单位上的任何优势组合的变化。纳米颗粒或纳米粉电极材料(例如传统微米大小的粉末的超细变体)是该区域中第一个纳米技术应用的主题。由于其导电品质,Carbon Black是锂离子电池中最早使用的纳米材料之一,自该技术创建以来就一直使用。本研究将检查纳米材料是否会影响锂离子电池的寿命和性能,并重点介绍了这些切割材料改善电池寿命和性能的方式。
摘要 —远程纠缠分布在大规模量子网络中起着至关重要的作用,而实现纠缠分布的关键因素是能够延长纠缠传输距离的量子路由器(或中继器)。但量子路由器的性能还远未完善,其中量子路由器中有限的量子存储器极大地影响了纠缠分布的速率和效率。为了克服这一挑战,本文提出了一种在存储器受限路径上最大化纠缠分布速率(EDR)的新模型,然后将其转化为纠缠生成和交换子问题。我们提出了一种用于短距离纠缠生成的贪婪算法,以便高效利用量子存储器。对于纠缠交换子问题,我们使用纠缠图(EG)对其进行建模,其解被发现至少是 NP 完全的。在此基础上,我们提出了一种启发式算法,将原始EG划分为多个子问题,每个子问题都可以在多项式时间内使用动态规划(DP)进行求解。通过进行模拟,结果表明我们提出的方案可以实现较高的EDR,并且所开发的算法具有多项式时间上界和合理的平均运行时间复杂度。
摘要:我们提出了一个具有连贯状态的一维双向连续变量量子键分布协议,在该协议中,发件人调节了相干状态的单个正交,而不是两个二次化,以简化双向系统的结构。安全分析是通过一般攻击策略(称为两模式攻击)进行的,这有助于减少分析中的限制。在所有可访问的两模式攻击下以固定距离的距离进行了协议的性能。此外,从中获得了两种典型的两模式攻击策略,这是一模式攻击策略和最佳的两模式攻击策略。之间,单模式攻击是两种模式攻击的最简单形式,而最佳的两模式攻击是最复杂的攻击。模拟显示,尽管简化了系统,但具有一维调制的双向协议的性能仍然可与具有高斯调制的对应物相当,即使在Eve的能力最大化时,甚至针对最佳的两模式攻击也是如此。因此,提出的协议简化了双向系统,同时保证其性能在一定程度上。尤其是在传输距离短且高度噪声的实用系统中,该协议具有良好的应用前景。
单眼深度估计是计算机视觉中的持续挑战。变压器模型的最新进展证明了与该领域的召开CNN相比,具有显着的优势。但是,了解这些模型如何优先考虑2D图像中不同区域的优先级以及这些区域如何影响深度估计性能。探索变压器和CNN之间的差异,我们采用了稀疏的像素方法对比分析两者之间的区别。我们的发现表明,尽管变形金刚在处理全球环境和错综复杂的特征方面表现出色,但它们在保留深度梯度连续性方面落后于CNN。为了进一步增强在单眼深度估计中的变压器模型的性能,我们提出了深度梯度改进(DGR)模块,该模块通过高阶分化,特征融合和重新校准来完善深度估计。此外,我们利用最佳运输理论,将深度图视为空间概率分布,并采用最佳传输距离作为损失函数来优化我们的模型。实验结果表明,与插件深度梯度改进(DGR)模块集成的模型以及所提出的损失函数可增强性能,而无需增加室外Kitti和室内NYU-DEPTH-V2数据集的复杂性和计算成本。这项研究不仅提供了深入估计转换器和CNN之间区别的新见解,而且还为新颖的深度估计方法铺平了道路。
摘要 - 组织工程是一个新兴的多学科领域,旨在利用工程和生物学原理修复或替换受损的组织和器官。该领域发展的核心是能够实时监测组织生长。这需要使用需要供电的可植入设备,例如传感器。电池等传统电源可能会阻碍组织生长和组织损伤,因此无线电力传输 (WPT) 成为一种有吸引力的替代方案。本研究深入探讨了用于组织监测的射频无线电力传输的线圈配置的设计和评估。具体来说,对比了两种线圈设计之间的性能指标:一种采用四个圆形线圈,另一种将三个方形线圈和一个圆形线圈混合在一起。分析表明,虽然两种配置的性能都会随着发射器和接收器之间距离的增加而下降,但距离 30 毫米的四个圆形线圈的效率为 25%,三个方形线圈和一个圆形线圈的效率为 45%,而且它们的效率差异很大。圆形线圈具有更高的电力传输效率和生物相容性,而方形和圆形线圈的组合则延长了传输距离。我们的研究结果阐明了线圈设计与 WPT 性能之间的相互作用,为开发用于实时组织生长监测的植入式设备提供了宝贵的见解。这项研究推动了 WPT 的设计工作,并将其定位为伤口愈合、器官移植和药物测试应用的关键参考。
大规模木材建设被普遍认为是一种有希望的替代建筑方法,可以减少建筑物的总生命周期碳排放量,因为木材是碳水槽。跨层压木材(CLT)面板,由粘合木材层以晶粒成直角制造,是潜在的低碳替代品碳密集型混凝土和钢结构的替代品。但是,在计算生命周期影响时,大多数环境影响评估研究都不考虑CLT供应链中运输影响的变化。这项研究调查了有关使用的木材物种类型的CLT供应链决策的体现的原始能量和全球变暖潜力(GWP),其来自美国地区的区域以及CLT磨坊的位置。在木材和CLT面板的供应链中较长的传输距离可以贡献923 MJ/m 2(20%)CLT建筑物的体现的原始能量,并且使用高密度的木材物种会增加1246 MJ/M 2(24%)的贡献,其中大部分能量来自Fossil Energy源。透视图,一栋建筑物的GWP的CLT面板和木材已被卡车运输到6,000公里以上(252 - 270 kgco 2 /m 2)大于等效钢筋混凝土(RC)建筑物(245 kgco 2 /m 2)的GWP。因此,诸如CLT加工设施的位置以及木材物种的类型等因素可以显着影响整体生命周期评估,如果选择适当地选择,可以减轻CLT构造的环境影响。