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在误差减少回路中使用神经网络的准强化学习对 100 个激光束阵列进行实验相位控制
近来，需要高平均功率激光束的应用数量急剧增加，涉及大型项目，如空间清洁 [1]、航天器推进 [2]、粒子加速 [3]，以及工业过程 [4] 或防御系统 [5]。激光光束组合是达到极高功率水平的最常用方法之一，特别是相干光束组合 (CBC) 技术 [6]。它们旨在对放大器网络传输的平铺激光束阵列的发射进行相位锁定，以产生高亮度的合成光束。由于实际激光系统（尤其是光纤激光系统）中阵列中光束之间的相位关系会随时间演变，因此这些技术必须通过伺服环路实时校正合成平面波的相位偏差。近年来，CBC 技术得到了广泛发展，探索了调整合成离散波前中各个相位的不同方法。它们可以分为两大类。在第一类中，测量阵列中光束的相位关系，然后进行校正 [7]。在第二种方法中，实际波前和期望波前之间的差异通过迭代过程得到补偿 [8]。在后一种情况下，优化算法驱动反馈回路，分析所有光束之间干涉的阵列相位状态的更多全局数据 [9,10]。这些技术通常更易于实施，所需电子设备更少，但需要更复杂的数值处理，其中一些技术在处理大量光束时速度会降低。最后一个问题与反馈回路中达到预期相位图所需的迭代次数有关，该迭代次数会随着要控制的相位数的增加而迅速增加。最近，人们研究了神经网络 (NN) 和机器学习，以期找到一种可能更简单、更有效的方法来实现相干光束组合。已发表的文献 [11] 中涉及的一种方案依赖于卷积神经网络 (VGG) 的直接相位恢复，然后一步完成相位校正，例如在自适应光学 NN 的开创性工作 [12]。 NN 用于将光束阵列干涉图样的强度（在透镜焦点处形成的远场或焦点外的图像、分束器后面的功率等）直接映射到阵列中的相位分布中。恢复初始相位图后，可以直接应用相位调制将相位设置为所需值。[11] 中报告的模拟表明，当阵列从 7 条光束增加到 19 条光束时，基于 CNN 的相位控制的精度会下降。这一限制在波前传感领域也得到了强调，因此 NN 通常仅用作初始化优化程序的初步步骤 [13]。另一种可能的方案是强化
关于量子隧穿时间的现状 | PhilSci-Archive
我们有一种天真的古典直觉，认为我们最好的理论应该能够告诉我们物理过程的持续时间。受这种简单的古典图景的启发，物理学家们问道，量子粒子穿过经典禁能垒需要多长时间？换句话说，量子隧穿时间的正确表达式是什么？与经典问题不同，这个问题似乎没有一个直接的答案，并在物理学文献中引发了广泛的争论。物理学家提出了各种量子隧穿时间的表达式。一些跟踪隧穿系统的内部特性，而另一些则依赖于隧穿粒子和外部物理系统之间的耦合。一般来说，它们都提供了不同的值——只在某些限制内相一致——并且它们在大多实用的基础上相互权衡。然而，一些作者仍然在谈论，好像有一个明确而独特的表达可以找到，或者至少好像一些提出的表达本质上比其他表达更有意义。许多人认为，这种明显的歧义源于量子力学对待时间的一般方式：将其视为参数，而非算符。其他人则强调了这场争论的解释维度，甚至认为隧穿时间在量子力学的标准解释中毫无意义。然而，这种混乱和歧义只存在于标准的“正统”或“哥本哈根”解释中——所有考虑德布罗意-玻姆“导波”解释传统形式的作者都同意，这种解释为隧穿时间提供了一个清晰明确的表达，其中量子态由受波函数演化引导的物理德布罗意-玻姆粒子组成。这引发了人们的猜测：量子隧穿时间的实验测试是否可以作为传统形式的德布罗意-玻姆理论的实验测试。因此，关于量子隧穿时间的文献现状自然而然地引出了三个物理和哲学问题。首先，关于隧穿时间的困惑是否真的源于量子力学中更普遍的“时间问题”——即时间缺乏算符这一事实？其次，隧穿时间在量子力学的标准解释中真的是一个毫无意义的概念吗？如果是，为什么？最后，原则上，是否可以使用量子隧穿时间的实验测试作为德布罗意-玻姆解释的实验测试？本文旨在依次回答每个问题。自始至终，我都局限于德布罗意-玻姆理论的传统版本，其中隧穿时间是清晰明确的——其他关于导航波程序所依据的本体论的提议，虽然本身就很吸引人，但与我要提出的概念点无关。在本文的前半部分，即第 2 节中，我概述了现有的关于量子隧穿时间的文献。第 2.1 节解释了隧穿时间讨论所基于的物理场景。在第 2.2 节中，我描述了时间在量子力学中的一些特征，并展示了这些特征是如何被用来将量子隧穿时间的混乱归咎于量子力学中更普遍的“时间问题”。在第 2.3 节中，我描述了隧穿时间与量子力学解释之间的联系，并展示了这种联系是如何被用来激发两种主张的：关于标准解释中隧穿时间的意义的主张，以及关于使用隧穿时间作为 Bohmian 计划的“关键”实验测试的可能性的主张。在本文的后半部分，即第 3 节，我提出了自己的分析，为上述三个问题的答案辩护。我首先在隧穿问题和众所周知的双缝实验之间建立了一个类比。我指出，尝试建立特定于传输粒子的隧穿时间类似于尝试确定检测到的粒子是通过双缝的左缝还是右缝（第 3.1 节）。这个简单而有力的类比将构成本文其余部分的概念基础。接下来，将在第 3.2、3.3 和 3.4 节中回答这三个问题。至于围绕量子隧穿时间的明显混乱和模糊性是否可以追溯到量子力学中更普遍的时间问题，我认为“不”：混乱的真正根源是叠加，因此，即使时间可以用算符表示，隧穿时间在量子力学的标准解释中也是模糊和有争议的（第 3.2 节）。至于隧穿时间在量子力学的标准解释中是否毫无意义：我认为它与询问粒子是通过双缝实验的左缝还是右缝一样毫无意义（第 3.3 节）。最后，关于是否可能在原则上将量子隧穿时间用作德布罗意-玻姆解释的实验测试：我旨在提供一个简单的解释，说明为什么这是不可能的。不可能通过实验测量德布罗意-玻姆理论预测的隧穿时间，就像不可能测量粒子是通过左缝还是右缝而使屏幕上的干涉图案保持完整（第 3.4 节）一样。这些答案并不全是新的。文献中已经暗示了每一个，但它们尚未联系在一起——当它们出现时，它们被插入更长的简短评论中我描述了时间在量子力学中的一些特征，并展示了这些特征是如何被用来将量子隧穿时间的混乱归咎于量子力学中更普遍的“时间问题”。在第 2.3 节中，我描述了隧穿时间与量子力学解释之间的联系，并展示了这种联系是如何被用来激发两种主张的：关于隧穿时间在标准解释中的意义的主张，以及关于使用隧穿时间作为 Bohmian 计划的“关键”实验测试的可能性的主张。在本文的后半部分，即第 3 节，我提出了自己的分析，为上述三个问题的答案辩护。我首先在隧穿问题和众所周知的双缝实验之间建立了一个类比。我表明，尝试建立特定于透射粒子的隧穿时间类似于尝试确定检测到的粒子是通过双缝的左侧通道还是右侧通道（第 3.1 节）。这个简单而有力的类比将构成本文其余部分的概念基础。接下来，我们将在第 3.2、3.3 和 3.4 节中回答这三个问题。至于围绕量子隧穿时间的明显混乱和模糊性是否可以追溯到量子力学中更普遍的时间问题，我认为“不能”：混乱的真正根源是叠加，因此，即使时间可以用算符表示，隧穿时间在量子力学的标准解释中也是模糊和有争议的（第 3.2 节）。至于隧穿时间在量子力学的标准解释中是否毫无意义：我认为它的意义不亚于询问粒子是通过双缝实验的左缝还是右缝（第 3.3 节）。最后，至于原则上是否可以将量子隧穿时间用作德布罗意-玻姆解释的实验测试：我旨在提供一个简单的解释，说明为什么这是不可能的。不可能通过实验测量德布罗意-玻姆理论预测的隧穿时间，就像不可能测量粒子是通过左缝还是右缝而使屏幕上的干涉图样保持完整（第 3.4 节）一样。这些答案并不全是新的。文献中已经暗示了每一个，但它们尚未联系在一起——而且它们确实出现的地方，都是作为简短的评论插入到更长的我描述了时间在量子力学中的一些特征，并展示了这些特征是如何被用来将量子隧穿时间的混乱归咎于量子力学中更普遍的“时间问题”。在第 2.3 节中，我描述了隧穿时间与量子力学解释之间的联系，并展示了这种联系是如何被用来激发两种主张的：关于隧穿时间在标准解释中的意义的主张，以及关于使用隧穿时间作为 Bohmian 计划的“关键”实验测试的可能性的主张。在本文的后半部分，即第 3 节，我提出了自己的分析，为上述三个问题的答案辩护。我首先在隧穿问题和众所周知的双缝实验之间建立了一个类比。我表明，尝试建立特定于透射粒子的隧穿时间类似于尝试确定检测到的粒子是通过双缝的左侧通道还是右侧通道（第 3.1 节）。这个简单而有力的类比将构成本文其余部分的概念基础。接下来，我们将在第 3.2、3.3 和 3.4 节中回答这三个问题。至于围绕量子隧穿时间的明显混乱和模糊性是否可以追溯到量子力学中更普遍的时间问题，我认为“不能”：混乱的真正根源是叠加，因此，即使时间可以用算符表示，隧穿时间在量子力学的标准解释中也是模糊和有争议的（第 3.2 节）。至于隧穿时间在量子力学的标准解释中是否毫无意义：我认为它的意义不亚于询问粒子是通过双缝实验的左缝还是右缝（第 3.3 节）。最后，至于原则上是否可以将量子隧穿时间用作德布罗意-玻姆解释的实验测试：我旨在提供一个简单的解释，说明为什么这是不可能的。不可能通过实验测量德布罗意-玻姆理论预测的隧穿时间，就像不可能测量粒子是通过左缝还是右缝而使屏幕上的干涉图样保持完整（第 3.4 节）一样。这些答案并不全是新的。文献中已经暗示了每一个，但它们尚未联系在一起——而且它们确实出现的地方，都是作为简短的评论插入到更长的并声称可以使用隧穿时间作为 Bohmian 方案的“关键”实验测试。在本文的后半部分，即第 3 节中，我将提出自己的分析，为上述三个问题提供答案。我首先在隧穿问题和众所周知的双缝实验之间建立类比。我表明，尝试建立特定于透射粒子的隧穿时间类似于尝试确定检测到的粒子是通过双缝的左侧通道还是右侧通道（第 3.1 节）。这个简单而有力的类比将构成本文其余部分的概念基础。然后在第 3.2、3.3 和 3.4 节中回答这三个问题。至于围绕量子隧穿时间的明显混乱和模糊性是否可以追溯到量子力学中更普遍的时间问题，我认为“不能”：混乱的真正根源是叠加，因此，即使时间可以用算符表示，隧穿时间在量子力学的标准解释中也是模糊和有争议的（第 3.2 节）。至于隧穿时间在量子力学的标准解释中是否毫无意义：我认为它与询问粒子是否穿过双缝实验的左缝或右缝一样毫无意义（第 3.3 节）。最后，至于原则上是否可以将量子隧穿时间用作德布罗意-玻姆解释的实验测试：我旨在提供一个简单的解释，说明为什么这是不可能的。不可能通过实验测量德布罗意-玻姆理论预测的隧穿时间，就像不可能测量粒子是通过左缝还是右缝而使屏幕上的干涉图样保持完整（第 3.4 节）一样。这些答案并不全是新的。文献中已经暗示了每一个，但它们尚未联系在一起——而且它们确实出现的地方，都是作为简短的评论插入到更长的并声称可以使用隧穿时间作为 Bohmian 方案的“关键”实验测试。在本文的后半部分，即第 3 节中，我将提出自己的分析，为上述三个问题提供答案。我首先在隧穿问题和众所周知的双缝实验之间建立类比。我表明，尝试建立特定于透射粒子的隧穿时间类似于尝试确定检测到的粒子是通过双缝的左侧通道还是右侧通道（第 3.1 节）。这个简单而有力的类比将构成本文其余部分的概念基础。然后在第 3.2、3.3 和 3.4 节中回答这三个问题。至于围绕量子隧穿时间的明显混乱和模糊性是否可以追溯到量子力学中更普遍的时间问题，我认为“不能”：混乱的真正根源是叠加，因此，即使时间可以用算符表示，隧穿时间在量子力学的标准解释中也是模糊和有争议的（第 3.2 节）。至于隧穿时间在量子力学的标准解释中是否毫无意义：我认为它与询问粒子是否穿过双缝实验的左缝或右缝一样毫无意义（第 3.3 节）。最后，至于原则上是否可以将量子隧穿时间用作德布罗意-玻姆解释的实验测试：我旨在提供一个简单的解释，说明为什么这是不可能的。不可能通过实验测量德布罗意-玻姆理论预测的隧穿时间，就像不可能测量粒子是通过左缝还是右缝而使屏幕上的干涉图样保持完整（第 3.4 节）一样。这些答案并不全是新的。文献中已经暗示了每一个，但它们尚未联系在一起——而且它们确实出现的地方，都是作为简短的评论插入到更长的我认为“不”：真正的混乱根源是叠加，因此即使时间可以用算符表示，隧穿时间在量子力学的标准解释中也是含糊不清且有争议的（第 3.2 节）。至于隧穿时间在量子力学的标准解释中是否毫无意义：我认为它与询问粒子是通过双缝实验的左缝还是右缝一样毫无意义（第 3.3 节）。最后，至于原则上是否可以将量子隧穿时间用作德布罗意-玻姆解释的实验测试：我旨在提供一个简单的解释，说明为什么这是不可能的。实验测量德布罗意-玻姆理论预测的隧穿时间是不可能的，就像测量粒子是通过左缝还是右缝而不使屏幕上的干涉图案保持完整一样（第 3.4 节）。这些答案并不都是新的。文献中已经提到过每一个，但它们还没有联系在一起——即使它们出现了，它们也会作为简短的评论插入到更长的我认为“不”：真正的混乱根源是叠加，因此即使时间可以用算符表示，隧穿时间在量子力学的标准解释中也是含糊不清且有争议的（第 3.2 节）。至于隧穿时间在量子力学的标准解释中是否毫无意义：我认为它与询问粒子是通过双缝实验的左缝还是右缝一样毫无意义（第 3.3 节）。最后，至于原则上是否可以将量子隧穿时间用作德布罗意-玻姆解释的实验测试：我旨在提供一个简单的解释，说明为什么这是不可能的。实验测量德布罗意-玻姆理论预测的隧穿时间是不可能的，就像测量粒子是通过左缝还是右缝而不使屏幕上的干涉图案保持完整一样（第 3.4 节）。这些答案并不都是新的。文献中已经提到过每一个，但它们还没有联系在一起——即使它们出现了，它们也会作为简短的评论插入到更长的