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用于多路复用太赫兹等离子体涡旋的几何超表面
携带轨道角动量 (OAM) 的表面等离子体极化子，即等离子体涡旋，在光学捕获、量子信息处理和通信领域引起了广泛关注。先前对近场 OAM 的研究仅限于产生单个等离子体涡旋，这不可避免地降低了进一步的片上应用。几何超表面是超材料的二维对应物，具有前所未有的操控电磁波相位、偏振和振幅的能力，为控制等离子体涡旋提供了灵活的平台。在这里，我们提出并通过实验演示了一种基于几何超表面实现太赫兹 (THz) 等离子体涡旋复用的方法。在圆偏振 THz 波的照射下，在金属/空气界面处产生多个具有相同拓扑电荷的等离子体涡旋。此外，还展示了从自旋角动量到多个等离子体 OAM 的转换，即具有不同拓扑电荷的多个等离子体涡旋。由具有不同平面方向的成对空气缝组成的几何超表面旨在展示这些特性。我们提出的方法可能为信息容量不断增加的片上应用开辟一条道路。
截断量子态的纠缠
纠缠是量子力学的定义特征之一，也是许多量子信息协议的基本资源 [1]。许多理论和实验研究都致力于研究一对二能级系统（量子比特）的纠缠。高维（量子比特）系统的二分纠缠研究较少。然而，从根本上讲，更好地理解纠缠量子比特可以澄清量子物理的一些微妙之处。例如，与量子比特相比，量子比特被证明可以增强非经典效应，因为它们允许更强的局部现实主义违反 [2, 3]。此外，从更务实的角度来看，高维量子态比简单量子比特具有更高的信息容量，并允许量子密钥分发协议容忍更高的噪声阈值 [4]。在光子系统中，（纠缠）量子比特被编码在高维（最终是无限维）希尔伯特空间的有限维子空间中。这可以通过使用空间模式（例如轨道角动量 [5, 6, 7]）或离散化连续自由度（例如频率 [8, 9] 或时间 [10, 11]）来实现。此外，这种最初有限维的状态可以在其动态演化过程中扩展到整个希尔伯特空间。例如，当光子轨道角动量携带状态 [12] 通过自由空间 [13, 14, 15, 16] 或光纤 [17] 传输时，就是这种情况。然而，输出状态通常被投射到
高维量子纠缠研究进展
量子信息的基本单位是量子比特，它是一个双态系统。然而，大自然却使用四个字母的字母表来表示可以说是最重要的信息存储系统——DNA。尽管我们仍不清楚为何进化会形成四个字母的系统 1 ，但它的存在可能给我们一个启示，那就是我们还应该寻找比量子比特更复杂的系统。事实上，在量子通信中，基于更大字母表的协议具有某些优势：更高的信息容量和更强的抗噪能力，这对于应用来说非常重要 2 , 3 。在对大自然的基本检验中，例如违反局部现实理论，高维系统具有优势，因为它们允许的检测效率低于量子比特 4 。有多种物理系统允许对高维量子信息进行编码。这些系统涵盖了里德堡原子、捕获离子 5 、极性分子 6 、冷原子集合 7、8 、由超导相量子形成的人造原子 9 ，以及固态 10 或光子系统中的缺陷。在光子系统中，有两种完全不同的信息编码方法。连续变量 11、12 量子信息处理方法基于相干态或压缩态，而离散变量方法基于单光子福克态。连续变量和离散变量方法在光子数
利用图像可读的碱基编辑器记录重建空间中的细胞历史
了解单个细胞的祖先状态和谱系关系可以揭示发育背后的动态程序。通过设计细胞来主动记录自身基因组 DNA 中的信息可以揭示这些历史，但现有的记录系统信息容量有限或会破坏空间背景。在这里，我们介绍了 baseMEMOIR，它结合了碱基编辑、顺序杂交成像和贝叶斯推理，可以重建高分辨率细胞谱系树和细胞状态动态，同时保留空间组织。BaseMEMOIR 随机且不可逆地将工程二核苷酸编辑为三种备选图像可读状态之一。通过基因组整合可编辑二核苷酸阵列，我们构建了一个具有 792 位可记录、图像可读内存的胚胎干细胞系，比最先进的技术增加了 50 倍。模拟表明，这种内存大小足以准确重建深层谱系树。通过实验，baseMEMOIR 可以精确重建胚胎干细胞群落中 6 代或更多代的谱系树。此外，它还允许从端点图像推断祖先细胞状态及其定量细胞状态转换率。因此，baseMEMOIR 提供了一个可扩展的框架，用于重建空间组织的多细胞系统中的单细胞历史。
人脑与计算机：谁更聪明？
摘要：我们的思想、动作、记忆和决定都由大脑控制，大脑是人类神经系统的枢纽。随着进化，人类大脑的复杂性不断增加，研究人员对其许多迷人的特性仍然了解甚少。在数学计算、定量分析和游戏节目问题方面，计算机可能能够始终胜过人类大脑，但这并不意味着计算机通常更聪明。人类更善于通过记住以前的经验来对新情况得出结论。定性分析和情商是人类拥有的技能。本文探讨了一些与人类大脑信息容量有关的主题。基于信息测量单位为比特这一事实，评估和估计了大脑中可以存储的信息量以及其保留和再现文本和听觉信息的能力。已经研究了计算机的潜力，以模拟人类大脑中发生的图像识别。提出了一种理论，考虑到当今计算机的功能，这些过程的实时建模具有挑战性。人类与计算机智能的比较研究 人类与计算机的智力：比较分析 人类智能与计算机智能：认知能力评估 人类与计算机相对智能的调查 人类智能与计算机智能：人类与机器智能的比较分析 人与计算机的比较：实证研究 人类与人工智能能力的考察 人类智能与计算机智能：认知功能的比较研究 大辩论：人类智能与人工智能
2024 年颁奖典礼
IEEE AP-S Sergei A. Schelkonuff 论文奖 Said Mikki，“任意辐射表面的香农信息容量：一种电磁方法”，IEEE 天线与传播学报，第 71 卷，第 3 期，第 2556-2570 页，2023 年 3 月 IEEE AP-S Harold A. Wheeler 应用奖论文奖 Thomas Jaschke 和 Arne F. Jacob，“用于 K/Ka 波段 Rx-/Tx 集成的双极化 SIW 透镜天线阵列 ... 71，第 3 期，第 2443-2453 页，2023 年 3 月 IEEE AP-S RWP King 奖 Alexander Paulus 和 Thomas F. Eibert，“使用未知探测天线的完全探测校正的近场远场变换”，IEEE 天线和传播学报，第 71 卷，第 7 期，第 5967-5980 页，2023 年 7 月 IEEE AP-S Piergiorgio LE Uslenghi 奖论文奖 Modeste Bodehou、Gilles Monnoyer、Maxime Drouguet、Khaldoun Al Khalifeh、Luc Vandendorpe 和 Christophe Craeye，“用于 FMCW 雷达的超表面天线”，IEEE 天线和无线传播快报 ... 22，第 5 期，第 1040-1044 页，2023 年 5 月 IEEE AP-S Edward E. Altshuler 奖论文奖 Grigorii Ptitcyn、Mohammad Sajjad Mirmoosa、Amirhosein Sotoodehfar 和 Sergei A. Tretyakov，“时变电磁系统和电路基础教程：时间调制的历史概述和基本概念”，IEEE 天线与传播杂志，第 65 卷，第 4 期，第 10-20 页，2023 年 8 月
访问光博士的高维信息......
获取光/光子携带的信息对于信息科学的基础研究以及量子和经典层面的许多光应用都至关重要。在本次演讲中，我将首先介绍一系列直接断层扫描协议，这些协议可以表征各种类型的结构光或高维光子状态。首先，我们展示了一些用于 OAM 状态、拉盖尔-高斯模式和厄米-高斯模式的高性能模式分类器。然后，我们介绍一些无扫描直接断层扫描协议，这些协议可以测量高维空间模式、空间矢量模式和部分相干模式（混合状态）。这些直接断层扫描方法将读数直接与描述要测量的量子系统的复值状态向量或其他量相关联，因此可以显著降低高维状态断层扫描程序的复杂性。此外，我们表明可以设计断层扫描协议，以便可以在单个实验装置中获取描述光子状态所需的所有信息，而无需任何扫描。这对于量子和经典光子状态的实时计量尤其有趣。在工作的第二部分，我将介绍一些关于湍流环境中稳健的高信息容量光通信协议的最新工作。我将展示一种基于湍流弹性矢量光束的通信方案以及一种基于相位共轭的方案，以通过 340m 自由空间链路实现使用 OAM 模式的低串扰通信。最后，我还将介绍一种矢量相位共轭方案，该方案可通过 1 公里的多模光纤实现 210 空间模式通信。这些实现可以导致在现实环境中实际开展高维光通信。
使用Shortmer Combinatorial编码
1摘要与世界以指数速率生成数字数据，DNA已成为一种有希望的档案介质。由于其耐用性，物理密度和高信息容量，它提供了更高效，更持久的数字存储解决方案。该领域的研究包括编码方案的开发，这些方案与现有的DNA合成和测序技术兼容。最近的研究表明，使用复合DNA字母来利用这些技术的固有信息冗余性。这种方法中的一个主要挑战涉及嘈杂的推理过程，这阻止了大型复合字母的使用。本文引入了一种基于DNA的数据存储的新方法，与标准基于DNA的存储系统相比，逻辑密度增加了6.5倍，其重建误差接近零。组合DNA编码使用一组可明显区分的DNA短裤来构建大型组合字母，其中每个字母代表一个短成员的子集。这些组合字母的性质可以最大程度地减少混合误差，同时也确保了系统的鲁棒性。正如本文所示，我们正式定义了各种组合编码方案并研究其理论属性，例如信息密度，重建概率和所需的合成以及测序多重性。然后，我们建议使用基于组合DNA的数据存储系统的端到端设计，包括编码方案，二维误差校正代码和重建算法。在使用计算机模拟中，我们演示了我们建议的方法，并评估不同的组合字母，用于在不同的误差方面编码10KB消息。模拟揭示了重要的见解，包括核苷酸替代误差对缩短器级插入和缺失的相对可管理性。测序覆盖范围被发现是影响系统性能的关键因素，并且使用二维REED - 固体（RS）误差校正已显着提高了重建率。我们的实验概念证明通过使用吉布森组装构建两个组合序列来验证我们的方法的可行性，从而模仿了一个4周期组合合成过程。我们确认了成功的重建，并确定了我们方法对不同错误类型的鲁棒性。子采样实验支持采样率的重要作用及其对整体性能的影响。我们的工作证明了组合短材料编码基于DNA的数据存储的潜力，同时提出了理论研究问题和技术挑战。这些包括组合DNA的误差校正代码的开发，最佳采样率的探索以及支持组合合成的DNA合成技术的发展。将组合原理与错误校正校正策略结合起来为有效的，错误的DNA的存储解决方案铺平了道路。