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电磁场（3-0-0）讲稿...
电磁场（3-0-0） 先决条件：1. 数学-I 2. 数学-II 课程成果 课程结束时，学生将展示以下能力：1. 理解电磁学的基本定律。2. 在静态条件下获得简单配置的电场和磁场。3. 分析时变电场和磁场。4. 理解不同形式和不同介质中的麦克斯韦方程。5. 了解电磁波的传播。模块 1：（08 小时）坐标系与变换：笛卡尔坐标、圆柱坐标、球坐标。矢量微积分：微分长度、面积和体积、线、表面和体积积分、Del 算子、标量的梯度、矢量散度与散度定理、矢量旋度与斯托克斯定理、标量的拉普拉斯算子。模块 2：（10 小时）静电场：库仑定律、电场强度、点电荷、线电荷、表面电荷和体积电荷产生的电场、电通量密度、高斯定律 - 麦克斯韦方程、高斯定律的应用、电势、E 和 V 之间的关系 - 麦克斯韦方程和电偶极子与通量线、静电场中的能量密度、电流和电流密度、点形式的欧姆定律、电流的连续性、边界条件。静电边界值问题：泊松和拉普拉斯方程、唯一性定理、求解泊松和拉普拉斯方程的一般程序、电容。模块 3：（06 小时）磁静场：磁场强度、毕奥-萨伐尔定律、安培电路定律-麦克斯韦方程、安培定律的应用、磁通密度-麦克斯韦方程。麦克斯韦静场方程、磁标量和矢量势。磁边界条件。模块 4：（10 小时）电磁场和波传播：法拉第定律、变压器和运动电磁力、位移电流、最终形式的麦克斯韦方程、时谐场。电磁波传播：有损电介质中的波传播、无损电介质中的平面波、自由空间、良导体功率和坡印廷矢量。教科书：
电磁场（3-0-0）讲稿...
电磁场（3-0-0） 先决条件：1. 数学-I 2. 数学-II 课程成果 课程结束时，学生将展示以下能力：1. 理解电磁学的基本定律。2. 在静态条件下获得简单配置的电场和磁场。3. 分析时变电场和磁场。4. 理解不同形式和不同介质中的麦克斯韦方程。5. 了解电磁波的传播。模块 1：（08 小时）坐标系与变换：笛卡尔坐标、圆柱坐标、球坐标。矢量微积分：微分长度、面积和体积、线、表面和体积积分、Del 算子、标量的梯度、矢量散度与散度定理、矢量旋度与斯托克斯定理、标量的拉普拉斯算子。模块 2：（10 小时）静电场：库仑定律、电场强度、点电荷、线电荷、表面电荷和体积电荷产生的电场、电通量密度、高斯定律 - 麦克斯韦方程、高斯定律的应用、电势、E 和 V 之间的关系 - 麦克斯韦方程和电偶极子与通量线、静电场中的能量密度、电流和电流密度、点形式的欧姆定律、电流的连续性、边界条件。静电边界值问题：泊松和拉普拉斯方程、唯一性定理、求解泊松和拉普拉斯方程的一般程序、电容。模块 3：（06 小时）磁静场：磁场强度、毕奥-萨伐尔定律、安培电路定律-麦克斯韦方程、安培定律的应用、磁通密度-麦克斯韦方程。麦克斯韦静场方程、磁标量和矢量势。磁边界条件。模块 4：（10 小时）电磁场和波传播：法拉第定律、变压器和运动电磁力、位移电流、最终形式的麦克斯韦方程、时谐场。电磁波传播：有损电介质中的波传播、无损电介质中的平面波、自由空间、良导体功率和坡印廷矢量。教科书：
830 公里光纤上的双场量子密钥分配
量子密钥分发 (QKD) 是基于物理学基本定律分发秘密比特的技术，它能够实现信息论安全通信，而不受潜在窃听者无限计算能力的影响 1 。在过去的三十年中，QKD 引起了广泛关注，并且已经发展成熟，可以在光纤网络上进行实际部署 2、3 。然而，信道损耗阻碍了 QKD 的广泛应用，从而限制了密钥速率和 QKD 范围的提高 4 – 7 。在 QKD 系统中，作为量子密钥载体的光子是在单光子级别准备的，大部分会被传输信道散射和吸收。然而，它们无法被放大，因此接收方检测到它们的概率非常低。对于从发射机到接收机的直接光纤链路，密钥速率随着传输距离的增加呈指数下降，并且不能超过基本速率-距离极限 O（η），其中 η 表示链路的透射率 8、9。双场 (TF) QKD 建立了一个有前途的速率-距离关系 O（√η），从而无需量子中继器即可克服这一限制，并且即使在长距离上也能实现相当大的密钥速率 10。人们做出了巨大努力来发展其理论 11 – 28 并通过实验展示其独特的优势 29 – 39。参考文献 11 和 12 首先证明了 TF-QKD 的普遍安全性，然后基于参考文献 11 在 502 公里超低损耗 (ULL) 光纤上实现了实验 33。通过消除代码模式中的全局相位随机化和相位后选择，提出了另一种称为无相位后选择 (NPP) TF-QKD 的变体 14 – 16，并在多个实验 30、32、35 中进行了演示。由于代码模式中的所有检测事件都用于密钥生成，因此 NPP TF-QKD 可以实现相对较高的密钥速率，例如，在 300 公里光纤上实现 2 kbps 的渐近密钥速率 30。同时，
高能量物理学中的量子机学习
粒子物理学是科学的一个分支，旨在通过研究物质和力的最基本组成部分来了解自然的基本定律。这可以在具有粒子加速器的受控环境中完成，例如大型强子对撞机（LHC），也可以在不受控制的环境中，例如宇宙中的灾难性事件。粒子物理学的标准模型是数十年的理论工作和实验的成就。虽然它是一个非常成功的有效理论，但它不允许重力整合，并且已知存在局限性。粒子物理学的实验需要大而复杂的数据集，这在数据处理和分析中提出了特定的挑战。最近，机器学习在物理科学中发挥了重要作用。尤其是我们观察到越来越多的深度学习应用于粒子物理和天体物理学中的各种问题。除了典型的古典方法[1]（增强决策树（BDT），支持向量机（SVM），等），最先进的深度学习技术（卷积神经网络，经常性模型，几何深度学习等）已成功地用于各种任务[2，3]。雄心勃勃的高光度LHC（HL-LHC）在未来二十年及以后的计划中将需要巨大的计算资源。询问诸如量子机器学习之类的新技术是否可以帮助克服这一计算挑战，这很有趣。本评论的论文涉及如何在高能量物理学（HEP）中使用量子机学习。我们提供量子计算平台和模拟器的最新开发可用于公共实验，导致对量子算法和应用的研究一般加速。特别是，最近提出了量子算法来应对粒子物理数据处理和分析中面临的计算挑战。除了针对特定任务的明确编写量子算法[4-8]，量子机学习是一种学习量子算法以实现特定任务的方式，类似于经典的机器学习。首先在第2和3节中提供了量子计算和量子机学习领域的概述。我们在第5节中使用量子退火QA回顾了量子机学习算法在粒子物理中的应用。
KEK科学咨询委员会第五次会议的报告
kek为来自日本和国外的学术界和工业的研究人员带来了独特的科学机会，涵盖了加速器科学，粒子物理，核物理，宇宙学，材料科学和生命科学。Kek分别在其Tsukuba和Tokai校园内运营并开发了世界领先的电子和基于质子的加速器设施。使用来自这些设施的各种梁，Kek研究了自然的基本定律和材料功能特性的起源。SAC在KEK目前正在进行的大量活动印象深刻。这些活动的水平很高，通常在国际上具有竞争力。Superkekb和Belle II有望在2024年数据获取的亮度和探测器性能方面具有出色的开端。Superkekb长时间关闭后，LS1，碰撞于2024年2月重新启动。在关闭之前已经达到的高光度非常令人鼓舞，并将中期目标置于10 35 cm-2 s-1孔。随着这种持续改进，Belle II将保留在风味物理的前沿，在LS2之前，LS2的光度为2×10 35 cm -2 s -1的目标。它在与CERN的LHCB保持竞争性方面的成功将取决于提供的大量梁时。6×10 35 cm -2 s -1的亮度的长期目标仍然是一个重大挑战。SAC期待2024年预期的进度。，由于SuperKekb在KEK设施中具有最高的功率需求，因此实现这一目标将需要管理层大量的努力。国际社会兴奋地等待了Hyper-Kamiokande项目。在快速提取质子束中的进展非常令人印象深刻，显示出稳定的763kW操作。到2027年，质子束功率为1.2MW的目标，即Hyper-Kamiokande的开始。SAC还期待着有关近探测器开发的进度报告，其发展必须与光束发展相吻合。在ICFA国际发展团队（IDT）和日本HEP社区的鼓励下，Kek从MEXT获得了ILC技术网络（ITN）的五年资金，从而使ILC开发资金增加了一倍。这已经为欧洲的ILC提供了额外的支持。
CN模块简介
在以下模块描述中，模块的工作量以 ABCD-E 格式显示，其中： A – 每周讲课小时数 B – 每周辅导小时数 C – 每周实验室小时数 D – 每周项目/作业小时数 E – 每周准备工作小时数 CN5010 化学工程师的数学与计算方法 模块学分：4 工作量：3-0-0-1-6 先决条件：无 排除：无 交叉列表：无 该模块为研究生和执业工程师提供了适用于化学工业的数学和计算方法的坚实基础。该模块涵盖了制定化学过程数学模型的技术和解决派生模型的分析技术。引入现代软件和编程语言以促进复杂工程问题的数值解。讨论了机器学习概念及其在化学工程问题中的潜在应用。 CN5020 高级反应工程模块 学分：4 工作量：3-0-0-0-7 先决条件：无 排除：无 交叉列表：无 该模块旨在培养学生反应工程的基础知识及其在反应器设计和分析中的应用。反应动力学中的概念和理论应用于单相反应系统的反应器设计。这些扩展到多相反应系统，结合物理速率过程和界面平衡的影响，从而制定反应器设计性能和稳定性分析的程序。该研究生模块针对对反应系统感兴趣的学生。化学动力学和传输现象的背景将是有益的。 CN5030 高级化学工程热力学模块学分：4 工作量：3-0-0-3-4 先决条件：本科物理化学和/或热力学排除：无交叉列表：无目标是让学生掌握高级热力学基础知识，以便他们可以将其应用于复杂过程的分析和化学工程中的设备设计。该模块将首先回顾热力学的基本定律、基本热力学变量和分子相互作用。接下来是平衡热力学的基础知识、实际气体混合物和实际溶液系统的热力学、平衡和稳定性的标准；分子热力学；水性电解质和聚合物溶液的热力学；以及统计热力学的介绍。这针对的是具有科学和工程基础并正在攻读化学工程高级学位的学生。
观点：计算新时代的物理学
量子力学是物理学最基础的领域，20 世纪的大多数发现和发明都源自该领域，在 21 世纪仍发挥着重要作用。量子力学的基础形成于 1900 年至 1930 年之间（普朗克，1943 年；玻尔，1922 年；布罗意，1929 年；海森堡，1933 年；薛定谔，1933 年；狄拉克，1933 年；爱因斯坦，1923 年）。众所周知，每个原子的结构都是由量子力学决定的。量子力学的引入使得人们能够理解宇宙的基本定律，具有重大的经济意义。正如伟大的物理学家保罗·狄拉克在 1929 年所说，原则上，化学可以用量子力学理论来解释。事实上，所有化学和材料科学课程以及物理课程都包含量子力学。物理学传统上启发了其他科学研究领域，并为该领域的进步做出了重大贡献。1950 年至 1960 年间，分子生物学的诞生表明量子力学和物理学（Schrödinger，1944 年；Davies，2008 年）。这启发了生物学家弗朗西斯·克里克、詹姆斯·沃森和莫里斯·HF·威尔金斯利用这些定律发现 DNA（Crick，1962 年；Walt，1962 年；Wilkins，1962 年），以及生物物理学家马克斯·德尔布吕克、阿尔弗雷德·D·赫尔希和萨尔瓦多·E·卢里亚发现与病毒的复制机制和遗传结构相关的内容（Delbrück，1969 年；Hershey，1969 年；Luria，1969 年）。量子力学对于设计固态设备（如晶体管，作为任何电子设备和计算机的构建块）是必不可少的。在量子力学和相对论出现之前，仅使用经典物理学是无法对半导体或任何材料进行合理理解的。所谓的量子电动力学描述了激光和光与物质的相互作用，这归功于量子电动力学的基本工作（Schwinger，1965 年；Feynman，1965 年；Tomonaga，1966 年）。基本粒子物理学
西北大学的CTD学术夏令营| 2024 冬季2024周末课程目录PREK西北大学的CTD学术夏令营| 2024冬季2024周末课程目录PREK
周末丰富计划的详细信息日期：1月20日，2月3日，2月3日，10、17、24、2024（如果需要的话，恶劣天气日：3月2日）时间：上午9:00-上午11:30；选择下午课程（下午12:00-下午2:30）地点：埃文斯顿 - 查看周末丰富计划网页以获取详细信息。学费：$ 375 Prek-我们周围的幼儿园数学探索了数学如何适合世界的不同地区，从厨房的烹饪到在公园里散步。对基础数学概念有了了解，包括测量，数字感，模式，时间和温度。调查数字和单位如何解释我们周围的世界并帮助我们做出预测。通过角色扮演，动手活动和互动游戏，了解数学每天影响我们的生活的方式！公开注册：没有资格要求主题：数学物理学乐趣，为什么我们扔球后球或飞盘不继续飞行？为什么水变热或更冷时会改变？此入门物理课程有助于学生将物理的基本定律与日常生活联系起来。发现运动，热能，热能，移动电子及其电荷的原理。参与与世界学生所知道的直接相关的一系列令人兴奋的活动，实验和讨论。公开入学：无资格要求主题：科学幼儿园 - 1年级涉及解散物理变化如何发生？熔化和溶解同一件事？在化学世界的介绍中溶解，结晶和蒸发解决方案。在安全且引人入胜的环境中为物理特性建立基础。凉爽的项目包括将普通的化学物质变成复杂的晶体。公开注册：无资格要求主题：科学等级1 - 2个电子：电路和更多有抱负的工程师研究组件如何在学会为电动机上进行电动电动机时如何进行连接，使LED发光，移动车轮和激活按钮。将动手介绍性电子工具与日常对象相结合，学生发展自己的动人和闪烁的创作。课堂项目开发了未来编码，机器人技术和工程课程所需的构件。公开注册：无资格要求主题：技术和工程
需要操作气候建模
气候模型改变了世界。最初是根据1950年代大气中垂直能量交流的简单平均表示，如今的气候模型是基于物理学基本定律的地球系统的高度综合数值表示。他们的发展在很大程度上是由科学的好奇心驱动的，当今可用的地球的许多近似虚拟表示使过去和现在的气候系统的审问以及对人类活动对其未来影响的理解的理解。这种理解是基于巴黎协议中列出的气候缓解目标，以限制全球平均温度升高。几个大型协调的建模程序已经强烈塑造了气候建模的演变。自1990年代以来，世界克利目的研究计划的耦合模型比较项目（CMIP）已经协调了全球模型模拟。cmip是一项气候研究活动，其既定目标是“更好地理解过去，现在和未来的气候变化，这是由于自然，非强制性变异性或在多模型背景下辐射施加的变化而产生的”。追求这一目标，CMIP为我们对当前和未来气候系统的理解做出了巨大贡献。CMIP数据的多个PBSTABYTES可自由公开可用，并在全球范围内使用。IPCC定期使用CMIP和CORDEX的结果来评估气候变化科学及其影响的状态（Box 1）。对极端天气的气候风险的评估正在逐渐体现在立法中。协调的区域缩减实验（CORDEX），其愿景是“通过全球合作伙伴关系推进和协调区域气候降低的科学和应用”使用由CMIP模型结果驱动的区域模型，以提供更本地化的信息。随着对气候变化对社会所有部门的实质影响的认识日益认识，正在发生CMIP和Cordex气候模型模拟的数据的使用显着变化。气候模型结果不再仅仅支持知识构成，而是越来越多地用于影响价值数万亿美元的决策2。与全球平均温度目标达成协议，使用气候模型的第二个基本过渡现在正在进行中，需要不断增加的本地细节3。缓解目标的实施需要转移到可再生能源系统的重新依赖，这在当地的天气中都非常依赖。适应气候变化引起的天气风险被认为是关键4，并且在世界各地正在制定适应计划。许多国家已经建立了公开资助的气候服务，例如欧盟的哥白尼服务。私人气候服务是
信息论在计算生物学和生物信息学中的应用进展和机遇
本社论旨在简要介绍信息论在计算生物学和生物信息学领域的应用历史；简洁地总结相关研究的现状和面临的挑战；并描述本期《熵》杂志特刊以“计算生物学中的信息论”为主题的特刊所邀请内容的范围。信息论作为一个研究领域，始于 1948 年克劳德·香农 (Claude Shannon) 的开创性专著《通信的数学理论》的出版[ 1 ]。这项工作引入了包括信息熵、互信息（后来由罗伯特·M·法诺 (Roberto M. Fano) [ 2 ] 创造的一个术语）和将信息表示为二进制数字（位，这个术语归功于约翰·图基 (John Tukey)）[ 3 ] 等概念。香农的工作超越了哈里·奈奎斯特和拉尔夫·哈特利在 20 世纪 20 年代以及阿兰·图灵和诺伯特·维纳在 20 世纪 40 年代的相关工作 [ 4, 5 ]，描述了数据传输和压缩的基本定律 [ 6 ] 以及在噪声信道上通信效率的理论极限 [ 7 ]。作为一个与概率、统计学和计算机科学 [ 6 ] 等许多学科相交叉的统一理论，信息论被用于研究各种系统中信息的提取、传输、处理和使用。香农的概念以及受其启发的概念构成了现代数字信息技术的基础 [ 5 ]。 20 世纪 60 年代，晶体学等实验方法的改进以及分子生物学方法在生物学分支学科的迅速扩展，使生物学家能够加深对各种现象的理解 [8]，包括 RNA 密码的特征 [9]、蛋白质的结构 [10,11] 以及基因和蛋白质的进化 [10,12–14]。分子生物学的中心法则 [15] 是在 RNA 转录和翻译过程的基础性发现之后发展起来的。随着 20 世纪 60 年代计算机科学理论的出现和现代计算时代的到来，应用计算策略解决生物学问题，开创了计算生物学领域 [16]。计算方法在生物学问题上的早期应用包括进化的计算研究[17]和蛋白质结构[18]，以及第一个序列比对算法的开发[19,20]。我们注意到，计算生物学有时与生物信息学[21-23]互换使用，尽管这些学科也经常以各种方式区分。我们做出以下区分：生物信息学致力于开发算法、数据库、软件工具和其他计算资源，以便对生物数据进行深入分析，包括其获取、存储、量化、注释、视觉探索和其他形式的处理 [ 23 ]。生物信息学项目的单个基于软件的产品通常可以广泛应用于解决各种生物学问题。作为对生物信息学范围的补充，计算生物学旨在