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World File Search System品质因数
自然智能作为智能系统的大脑
摘要：本文讨论了认知动态系统 (CDS) 的概念和应用，这是一种受大脑启发的智能系统。CDS 有两个分支，一个用于线性和高斯环境 (LGE)，例如认知无线电和认知雷达，另一个用于非高斯和非线性环境 (NGNLE)，例如智能系统中的网络处理。这两个分支都使用相同的原理（称为感知动作周期 (PAC)）来做出决策。本综述的重点是 CDS 的应用，包括认知无线电、认知雷达、认知控制、网络安全、自动驾驶汽车和 LGE 的智能电网。对于 NGNLE，本文回顾了 CDS 在智能电子医疗应用和软件定义光通信系统 (SDOCS)（例如智能光纤链路）中的使用。在这些系统中实施 CDS 的结果非常有希望，具有更高的准确性、性能和更低的计算成本。例如，认知雷达中 CDS 的实现实现了 0.47（米）的距离估计误差和 3.30（米/秒）的速度估计误差，优于传统的有源雷达。同样，与其他缓解技术相比，智能光纤链路中的 CDS 实现将品质因数提高了 7 dB，最大可实现数据速率提高了 43%。
极化纳米天线中超窄谐振的主动和被动调谐
光学纳米天线能够在纳米尺度上压缩光并增强光与物质的相互作用，因此对光子器件和光谱学具有重要意义。其中，由支持声子极化子的极性晶体制成的纳米天线（声子纳米天线）表现出最高的品质因数。这是因为这些材料固有的低光损耗，然而，由于它们的介电性质，阻碍了纳米天线的光谱调谐。在这里，通过近场纳米显微镜监测，在很宽的光谱范围（≈ 35 cm − 1 ，即共振线宽 ≈ 9 cm − 1 ）内实现了声子纳米天线中超窄共振的主动和被动调谐。为此，将由六方氮化硼制成的单个纳米天线放置在不同的极性基底上（例如石英和 4H-碳化硅），或用高折射率范德华晶体 (WSe 2 ) 的层覆盖它，以改变其局部环境。重要的是，通过将纳米天线放置在费米能量变化的门控石墨烯单层顶部，可以实现纳米天线极化子共振的主动调谐。这项工作提出了具有超窄共振的可调极化子纳米天线的实现，可用于主动纳米光学和（生物）传感。
引用：Verma, S., Chugh, S., Ghosh, S. 和 Rahman, BM (2022)。用于优化等离子体配对纳米结构光学参数的人工神经网络建模。纳米材料 (巴塞尔)，12(1)，170。doi：10.3390/nano12010170
摘要：人工神经网络 (ANN) 已成为机器学习 (ML) 中一种分析复杂数据驱动问题的有效方法。由于其时间效率高，它在物理学、光学和材料科学等许多科学领域都很受欢迎。本文提出了一种基于 ANN 的计算高效方法来设计和优化电磁等离子体纳米结构的新方法。在本研究中，首先使用有限元法 (FEM) 模拟纳米结构，然后使用人工智能 (AI) 对不同配对纳米结构的相关灵敏度 (S)、半峰全宽 (FWHM)、品质因数 (FOM) 和等离子体波长 (PW) 进行预测。首先，使用有限元法 (FEM) 开发计算模型来准备数据集。输入参数被视为长轴 a 、短轴 b 和分离间隙 g ，它们已用于计算相应的灵敏度（nm/RIU）、FWHM（nm）、FOM 和等离子体波长（nm）以准备数据集。其次，设计了神经网络，其中优化了隐藏层和神经元的数量，作为综合分析的一部分，以提高 ML 模型的效率。成功优化神经网络后，该模型用于对特定输入及其对应的输出进行预测。本文还比较了预测结果和模拟结果之间的误差。该方法优于直接数值模拟方法，可用于预测各种输入设备参数的输出。
极化纳米天线中超窄谐振的主动和被动调谐
光学纳米天线能够在纳米尺度上压缩光并增强光与物质的相互作用，因此对光子器件和光谱学具有重要意义。其中，由支持声子极化子的极性晶体制成的纳米天线（声子纳米天线）表现出最高的品质因数。这是因为这些材料固有的低光损耗，然而，由于它们的介电性质，阻碍了纳米天线的光谱调谐。在这里，通过近场纳米显微镜监测，在很宽的光谱范围（≈ 35 cm − 1 ，即共振线宽 ≈ 9 cm − 1 ）内实现了声子纳米天线中超窄共振的主动和被动调谐。为此，将由六方氮化硼制成的单个纳米天线放置在不同的极性基底上（例如石英和 4H-碳化硅），或用高折射率范德华晶体 (WSe 2 ) 的层覆盖它，以改变其局部环境。重要的是，通过将纳米天线放置在费米能量变化的门控石墨烯单层顶部，可以实现纳米天线极化子共振的主动调谐。这项工作提出了具有超窄共振的可调极化子纳米天线的实现，可用于主动纳米光学和（生物）传感。
使用片上低温 CMOS 有源电感器进行多路复用量子器件的阻抗测量
在寻求可扩展的量子处理器的过程中，人们投入了大量精力来开发低温经典硬件，以控制和读出越来越多的量子比特。当前的工作提出了一种称为阻抗测量的新方法，该方法适用于测量连接到谐振 LC 电路的半导体量子比特的量子电容。阻抗测量电路利用互补金属氧化物半导体 (CMOS) 有源电感器在谐振器中的集成，具有可调谐振频率和品质因数，从而能够优化量子器件的读出灵敏度。实现的低温电路允许快速阻抗检测，测得的电容分辨率低至 10 aF，输入参考噪声为 3.7 aF/ffiffiffiffiffi Hz p。在 4.2 K 时，有源电感的功耗为 120 μW，此外还有片上电流激励（0.15 μW）和阻抗测量电压放大（2.9 mW）的额外功耗。与基于色散 RF 反射测量的常用方案（需要毫米级无源电感）相比，该电路的占用空间明显减小（50 μ m 3 60 μ m），便于将其集成到可扩展的量子经典架构中。阻抗测量法已被证明是一种
基于锗的超导体/半导体混合纳米结构用于量子信息
基于超导电路的超导量子比特由超导电容器和具有 transmon 几何的约瑟夫森结组成，广泛应用于高级量子处理器，追求可扩展的量子计算。transmon 的量子比特频率的调整依赖于超导环路中两个超导体-绝缘体-超导体 (S-I-S) 约瑟夫森结的超电流之间的磁通量相关干扰。基于超导体-半导体-超导体 (S-Sm-S) 材料的约瑟夫森结为门可调 transmon 提供了一种可能性，称为“gate-mon”，其中量子比特频率可以通过静电平均值进行调整。在 III-V 材料平台上实现的 gatemon 显示出 transmon 替代品的令人瞩目的发展，但在可扩展性方面仍然存在一个大问题。硅锗 (SiGe) 异质结构由于其高空穴迁移率和 Ge-金属界面的低肖特基势垒而成为承载混合器件的潜在平台之一。此外，与硅基半导体行业的兼容性是扩大量子比特平台的一个有力优势。在本论文中，我们基于 SiGe 异质结构中的 Al-Ge-Al 约瑟夫森结开发了门控。首先，建立了自上而下方法中约瑟夫森场效应晶体管 (JoFET) 的稳健制造配方。我们对 JoFET 进行了详尽的测量，以研究它们随栅极电压、温度和磁场变化的特性。这些器件显示了临界电流 (I C ) 和正常态电阻 (R N ) 的栅极可调性。估计这些器件具有高透明度的超导体-半导体界面，SiGe异质结构上的高 I C R N 乘积证明了这一点。在有限电压范围内，观察到对应于多个安德烈夫反射 (MAR) 的特征。然后，我们在 SiGe 异质结构上制造和表征氮化铌 (NbN) 超导谐振器。我们在传输模式下测量谐振器，并从传输系数 (S 21) 中提取谐振频率 (f r)、内部品质因数 (Q i) 和耦合品质因数 (Q c)。随后，我们开发了制造工艺，将与电容器分流的 Al-Ge-Al 结（换句话说，gatemon）集成到谐振器方案中，并根据设计进行制造。我们在其中一个制造的 gatemon 中演示了反交叉特性。使用双音光谱技术映射门控器的谐振频率，发现它是门可调的。量子位具有较大的光谱线宽，这意味着相干时间较低。此外，我们对超导量子干涉装置 (SQUID) 几何中的结进行了电流相位关系 (CPR) 测量。我们可以证明结构成非正弦 CPR。此外，在辐照结的电流-电压特性曲线中观察到整数和半整数 Shapiro 阶跃。这表明我们的结具有 cos 2 φ 元素，这可以为受保护的量子位开辟另一种可能性。
CHBE 477/577：燃料电池和电化学工程
– 封面：标题、姓名、日期、课程等。 – 目录 – 摘要：最多 250 个字 – 介绍和背景（最多 3 页）：您选择的项目试图解决的问题是什么？描述背景：理论和实践。 – 您选择的特定系统的讨论和介绍（最多 3 页）：实验设置和/或相关数学模型的描述（如果适用），提议的设置是否有任何新颖之处？系统之间的比较等。 – 结果和讨论（最多 4 页）：批判性地讨论所选系统的性能。重点进行批判性分析，强调优点和缺点，并指出改进的选择。 – 扩大规模考虑因素（最多 1 页）：您研究的系统是否有大规模部署？您认为扩大规模应该达到什么样的必要品质因数？目前限制扩大规模的因素是什么，如何克服这些因素？ – 知识差距和结论（最多 1 页）：哪些领域仍需改进（即知识差距）？您如何看待所提议系统的未来？您在这个项目中学到的最重要的新知识是什么？ – 小组成员贡献：包括一个表格，总结每个成员对项目的贡献。例如：John 撰写了简介和背景，并研究了项目的 Na-ion 电池组件等。所有小组成员都需要签署贡献页面。 – 参考文献（最多 1 页）：至少需要 10 个参考文献。使用 Vancouver 引用样式。
晶格软化显著降低了热导率……
微/纳米结构对热导率的影响是一个具有重大科学意义的课题，对热电技术尤其重要。目前的理解是，结构缺陷主要通过声子散射降低热导率，其中描述热传输时声子色散和声速是固定的，特别是当化学成分不变时。对 PbTe 模型系统进行的实验表明，声速随内部应变的增加而线性减小。这种材料晶格的软化完全解释了晶格热导率的降低，而无需引入额外的声子散射机制。此外，我们表明，高效率 Na 掺杂 PbTe 的热导率降低和随之而来的热电品质因数（zT > 2）的提高主要归因于这种内部应变引起的晶格软化效应。虽然已知非均匀内部应变场会引入声子散射中心，但这项研究表明，内部应变也能平均软化材料晶格，从而改变声速和声子色散。这为控制晶格热导率提供了新途径，超越了声子散射，利用微结构缺陷和内部应变。在实践中，许多工程材料都会表现出软化和散射效应，就像硅中显示的那样。这项研究为能源材料、微电子和纳米级传热领域的热导率研究带来了新的启示。
原子级薄晶体银纳米结构中的超受限等离子体
将光限制到原子尺度的能力对于光电子学和光学传感应用的开发以及纳米级量子现象的探索至关重要。厚度仅为几个原子层的金属纳米结构中的等离子体可以实现这种限制，尽管亚纳米级的制造缺陷阻碍了实际发展。在这里，通过预图案化硅基板并外延沉积厚度仅为几个原子层的银膜制造的原子级薄结晶银纳米结构中展示了窄等离子体。具体而言，对硅晶片进行光刻图案化以引入按需横向形状，对样品进行化学处理以获得原子级平坦的硅表面，并外延沉积银以获得具有指定形态的超薄结晶金属膜。按照此程序制造的结构可以对近红外光谱区域的光场约束进行前所未有的控制，这里通过观察具有极端空间约束和高品质因子的基阶和高阶等离子体来说明这一点，这些因子反映了金属的晶体性。本研究在空间约束程度和品质因数方面取得了实质性的改进，这将有助于设计和利用原子级纳米等离子体器件用于光电子、传感和量子物理应用。
Edinger, P.、Phong Van Nguyen, C.、Takabayashi, A Y.、Antony, C.、Talli, G. 等人 (2022) 具有低功耗 MEMS 调谐的分插硅环谐振器
硅光子学正迅速扩展到传感和微波光子学等新应用领域 [1]。此类应用需要可调谐滤波器，而可使用波导环形谐振器 (RR) 高效构建。此类无限脉冲响应 (IIR) 滤波器也可采用可配置的循环波导网格灵活实现，但由于光学长度较长且采用多个分立元件，因此品质因数 (Q) 和自由光谱范围 (FSR) 较低。此外，由于采用了热光驱动，当前代工平台中可用的有源元件功耗在 mW 级。基于 MEMS 的元件对于可编程电路而言颇具吸引力，因为它们可以在短光学长度内高效调整相位或功率，功耗低于 µW [2]。MEMS 执行器已用于可调 RR [3-5]，但尚未出现可控制相位和两个耦合器的紧凑型分插环。 Chu 和 Hane 展示了一种光学长度极短、谐振调谐范围大的 RR，但 Q 值限制为 1.6 × 103 [ 3 ]。Park 等人报道了完全可重构环，但 FSR 低于 0.2 nm [ 5 ]。这里，我们展示了一个分插环谐振器，其 FSR 为 4 nm，并且对相位（失谐）和两个定向耦合器均进行了模拟控制。该设备是在 IMEC 的 iSiPP50G 代工平台上实现的，经过了一些后处理步骤。