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非线性光学的量子理论
在通信，量子科学和激光物理学中扮演着重要角色，量子非线性光学器件是越来越重要的领域。本书提出了对领域量化的独立处理，并涵盖了诸如字段，相位空间表示的规范形式，以及线性和非线性媒体中电动动力学量化的包含问题。从经典非线性光学器件的摘要开始，然后详细解释了量子非线性光学系统及其应用，光学纤维中的量子和经典噪声源的计算技术，以及非线性光学在量子信息科学中的应用。通过章节结束练习和针对不同系统的申请的详细示例补充，这本书是研究生和非线性光学，凝结物理学，量子信息和原子物理学的研究生和研究人员的宝贵资源。假定量子力学和经典电动力学的坚实基础，但不需要对非线性光学的知识。
非线性光学的量子理论
量子非线性光学在通信、量子科学和激光物理中发挥着重要作用，是一个越来越重要的领域。本书介绍了场量化的完整处理，并涵盖了场的正则形式、相空间表示以及线性和非线性介质中电动力学量化的综合问题等主题。它从经典非线性光学的总结开始，然后详细解释了量子非线性光学系统的计算技术及其应用、光纤中的量子和经典噪声源以及非线性光学在量子信息科学中的应用。本书辅以章末练习和应用于不同系统的详细示例，是非线性光学、凝聚态物理、量子信息和原子物理研究生和研究人员的宝贵资源。本书假设读者具有量子力学和经典电动力学的坚实基础，但不需要具备非线性光学的先验知识。
共栅极 LNA 中的新型噪声消除拓扑
本文提出了一种设计噪声消除共栅 (CG) 低噪声放大器 (LNA) 的新方法。该方法研究使用电感退化共源 (IDCS) 级与 CG 级并联，而不是共源 (CS) 级。考虑到 IDCS LNA 的特殊规格，所提出的拓扑可以实现更低的噪声系数 (NF) 和更好的输入阻抗匹配。对该拓扑进行了分析计算，并给出了满足输入阻抗匹配和噪声消除条件的方程。还通过计算每个噪声源的传递函数来计算所提出的 LNA 的 NF，同时满足这些条件。为了验证理论分析，设计并优化了两个不同的 X 波段 LNA。使用先进设计系统 (ADS) 电磁动量和 GaAS pHEMT 0.1 µ m 工艺模型进行模拟。结果表明，所提出的方法可以实现更好的输入阻抗匹配和更低的 NF，而输出阻抗匹配和增益具有相对相同的行为。
通过噪声谱评估硅量子点自旋量子比特环境
保持足够长时间的相干性以执行有意义的计算是实现大规模量子计算机的主要挑战之一。从环境中耦合的噪声是导致退相干的主要因素，但可以通过工程设计和控制解决方案来缓解。然而，这只有在彻底了解主要噪声源及其频谱后才有可能。在本文报告的工作中，我们使用硅量子点自旋量子位作为计量设备来研究量子位所经历的噪声环境。我们将此量子位对电噪声的敏感度与相同环境和测量设置中植入的硅供体量子位的敏感度进行比较。我们的结果表明，正如预期的那样，由于斯塔克位移较大，量子点自旋量子位对电噪声的敏感度高于供体自旋量子位，噪声光谱数据显示中频（2-20 kHz）的电荷噪声贡献明显。
同行评审文件概率的光子计算与...
在本手稿中，作者提出了一种使用物理噪声源（或称为熵源）进行随机变量进行概率分布计算的方法。这项工作是基于研究小组以前通过WDM和带有相变内存的光子横杆阵列的矩阵乘积乘法的工作。对我的理解，在这里，他们提出适应相同的硬件来操纵“混乱的光”以独立控制输出概率分布的平均值和差异，并使用WDM启用“单次镜头”读数此类概率分布。我想向作者努力详细地详细解释其系统的物理学，并在主要文本和补充材料中以很高的清晰度来解释其系统的物理。尽管我对这种方法的实际好处有保留，但从学术角度来看，这个想法听起来很有趣和新颖。我会向编辑接受次要修订。下面我将列举一些我认为需要改进的几点。
囚禁离子稳健纠缠的量子控制方法
摘要 实现实用量子计算的一个主要障碍是实现可扩展且稳健的高保真纠缠门。为此，量子控制已成为一种必不可少的工具，因为它可以使纠缠相互作用对噪声源具有弹性。然而，考虑到与稳健纠缠相关的工作范围，可能很难为特定需求确定合适的量子控制技术。为此，我们尝试通过提供非详尽的摘要和批判性分析来整合文献。量子控制方法分为两类：将稳健性扩展到 (i) 自旋或 (ii) 运动退相干的方案。我们选择重点研究使用微波和静磁场梯度扩展 σ x ⊗ σ x Mølmer–Sørensen 相互作用。然而，这里讨论的一些技术可能与其他捕获离子架构或物理量子比特实现相关。最后，我们通过结合本文提出的几种量子控制方法，通过实验实现了同时具有对自旋和运动退相干的鲁棒性的概念验证相互作用。
减轻数字和数字模拟量子计算中的噪声
噪声中型量子 (NISQ) 设备缺乏错误校正，限制了量子算法的可扩展性。在这种情况下，数模量子计算 (DAQC) 提供了一种更具弹性的替代量子计算范式，它通过将单量子位门的灵活性与模拟的稳健性相结合，表现优于数字量子计算。这项工作探讨了噪声对数字和 DAQC 范式的影响，并证明了 DAQC 在缓解错误方面的有效性。我们比较了超导处理器中各种单量子位和双量子位噪声源下的量子傅里叶变换和量子相位估计算法。DAQC 在保真度方面始终超越数字方法，尤其是随着处理器尺寸的增加。此外，零噪声外推通过减轻退相干和固有误差进一步增强了 DAQC，对于 8 量子位实现了 0.95 以上的保真度，并将计算误差降低到 10 −3 的数量级。这些结果证实了 DAQC 是 NISQ 时代量子计算的可行替代方案。
声纳浮标显示集成
声纳浮标是一种消耗性声纳系统，通常从飞机或船舶部署，用于反潜战作业或水下声学研究。检测、分类、定位和跟踪是声纳操作员的四项基本任务。其中，通过单个被动或主动声纳系统对潜在接触的初步检测是第一个，通常也是最困难的。这是由于水下声音传播模式复杂、环境噪声源的存在以及现代常规潜艇辐射噪声的减少。因此，在单个或多个地理上分离的平台上集成来自多个传感器系统的数据被广泛认为是解决此问题的有效策略。如 [1] 中所述，声纳数据集成可以在各个级别执行，包括原始数据级别、检测级别、信息级别和显示级别。每种类型的集成在一定程度上都有利于声纳操作员执行四项基本任务中的一项或多项。例如，集成来自空间上不同位置的多个传感器的数据可大大提高目标定位和目标运动分析的准确性。与线性阵列（例如
利用量子比特集合表征温度和应变变化以实现强大的相干性保护
固态自旋缺陷，尤其是可能实现长相干时间的核自旋，是量子存储器和传感器的有力候选者。然而，由于其固有四极子和超精细相互作用的变化，它们当前的性能仍然受到失相的限制。我们提出了一种不平衡回波来克服这一挑战，即使用第二个自旋重新聚焦这些相互作用的变化，同时保留存储在核自旋自由演化中的量子信息。不平衡回波可用于探测材料中的温度和应变分布。我们开发了第一性原理方法来预测这些相互作用的变化，并揭示它们在较大温度和应变范围内的相关性。在金刚石中大约 10 10 个核自旋的集合中进行的实验表明，受其他噪声源的限制，失相时间增加了 20 倍。我们进一步通过数值表明，我们的方法可以重新聚焦比我们实验中更强的噪声变化。
亚周期尺度的光学时域量子态断层扫描
鉴于最近在电光采样在检测电磁场基态和超宽带压缩态的亚周期尺度量子涨落方面的实验应用方面取得的进展，我们提出了一种方法，将宽带电光采样从光谱方法提升为全量子断层扫描方案，能够在时间域中直接重建自由空间量子态。通过结合两种最近开发的方法来从理论上描述量子电光采样，我们以分析的方式将电光信号的光子计数概率分布与采样量子态的变换相空间准概率分布联系起来，该分布是采样中红外脉冲态和超宽带近红外探测脉冲之间时间延迟的函数。我们对噪声源进行了分类和分析，并表明在使用超宽带探测脉冲的量子电光采样中，可以观察到由于纠缠破坏而引起的热化。减轻热化噪声可以实现宽带量子态的断层重建，同时允许在亚周期尺度上访问其动态。