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非线性正常模式作为模型订单还原的不变流形
本章介绍了振动系统的非线性正常模式（NNM），作为相位空间的不变流形，以及它们用于降低非线性结构的模型顺序。nnms被定义为线性正常模式的延续，通过将幅度的主体特征空间的子集实施相切。保守和阻尼动力学以及NNM是时间依赖的强制系统。使用用于不变歧管的参数化方法的系统过程是为其计算而设计的，直接从物理空间运行，并直至任意扩展顺序。在学术示例中的应用显示，以突出该方法处理硬化/软化行为，折叠式歧管的存在和超谐共振的能力。在每种情况下，都会得出具有最小维度和出色精度的降低模型。
跨膜信号传导和抗抑郁药诱导的受体酪氨酸激酶TRKB
神经营养受体参与了脑发育和神经塑性的调节，因此可以作为抗癌和中风恢复药物，抗抑郁药等的靶标。需要阐明各种状态下TRK蛋白结构域在各种状态下的结构，以允许合理的药物设计。然而，关于trk受体的跨膜和叶膜结构域的构象知之甚少。在本研究中，我们采用NMR光谱来解决脂质环境中TRKB二聚体跨膜结构域的结构。我们使用诱变并确认该结构对应于受体的活性状态。随后研究TRKB与抗抑郁药氟西汀的相互作用和抗精神病药物氯丙嗪提供了一种明确的自谐模型，描述了氟西汀通过与其跨膜结构结合而激活受体的机制。
量子信息的切换和交换：熵和纠缠等级
摘要：信息切换和交换似乎是量子通讯协议的基本要素。另一个关键问题是纠缠及其在检查量子系统中的水平。在本文中，介绍了交换局部量子信息及其存在证明的正式定义，以及通过熵概念的棱镜分析的一些基本特性。作为局部信息交换用法的一个示例，我们演示了量子开关的某个实现。纠缠水平是根据von Neumann熵，光谱分解和Schmidt分解来计算的。数值实验的结果，在此期间估计了正在考虑的系统中有和没有扭曲的系统的纠缠水平。噪声是由dzyaloshinskii-moriya相互作用产生的，固有的脱谐性是由米尔本方程建模的。这项工作包含以电路形式实现的开关实现 - 由基本量子门制成，以及估计开关操作过程中纠缠水平的电路方案。
氢键对称化和高压冰热力学性质的量子效应
我们通过在非微扰水平上引入量子非谐性来研究高压冰的结构和热力学性质。量子涨落使 VIII 相（具有不对称 H 键）和 X 相（具有对称 H 键）之间的相变临界压力从 0K 时的经典值 116 GPa 降低了 65 GPa。此外，量子效应使其在很宽的温度范围内（0K-300K）不受温度影响，这与通过振动光谱获得的实验估计值一致，与经典近似中发现的强烈温度依赖性形成鲜明对比。状态方程显示出与实验证据一致的转变指纹。此外，我们证明，在我们的方法中，VII 相中的质子无序对 X 相的发生影响可以忽略不计。最后，我们高精度地再现了由于氢到氘的取代而导致的 10 GPa 同位素偏移。
使用优化的 Slack 模型对晶格热导率进行高通量计算评估
设计及其应用，2,4 其中仅需最少的时间和资源即可快速评估 k 是关键。有很多可用的方法来评估 k 。基于第一性原理的非谐晶格动力学 (ALD) 是过去几年中广泛采用的方法。5 然而，使用大型超胞进行的太多力计算虽然可以部分重建，但非常耗时耗资源，6 这限制了其在高通量计算预测 k 中的实际应用。或者，使用经验模型评估 k 是一种更有效、更可行（计算成本更低）的方法，例如 Debye-Callaway 模型、7-9 Slack 模型、10 等。特别是，Slack 模型已广泛应用于评估许多材料的 k，11-13 显示出快速预测 k 和洞察热传输的潜在能力。14-16
第一原理预测块状六角硼的导热率nitride
尽管其重要性，但迄今为止缺乏散装H-BN热导率的复杂理论研究。在这项研究中，我们使用第一原理预测和玻尔兹曼传输方程在大量H-BN晶体中进行了热导率。我们考虑三个声子（3PH）散射，四弹子（4PH）散射和声子重归于。对于室温下的平面内和平面外向，我们的预测热导率分别为363和4.88 w/（m k）。进一步的分析表明，4PH散射降低了导热率，而声子重质化会削弱声子非谐度并增加导热率。最终，平面和非平面外导导率分别显示出有趣的t 0.627和t 0.568依赖关系，与传统1/t关系远离偏差。
ISSCC 2024 - 量子技术集成电路
2 Google Quantum AI，加利福尼亚州戈利塔 超导量子处理器是最先进的量子计算技术之一。基于这些设备的系统已经实现了后经典计算 [1] 和量子纠错协议的概念验证执行 [2]。虽然其他量子比特技术采用自然产生的量子力学自由度来编码信息，但超导量子比特使用的自由度是在电路级定义的。当今最先进的超导量子处理器使用 transmon 量子比特，但这些只是丰富的超导量子比特之一；在考虑大规模量子计算机的系统级优化时，替代量子比特拓扑可能会证明是有利的。在这里，我们考虑对 Fluxonium 量子比特进行低温 CMOS 控制，这是最有前途的新兴超导量子比特之一。图 29.1.1 比较了 transmon 和 Fluxonium 量子比特。 transmon 是通过电容分流约瑟夫森结 (JJ) 实现的，是一种非线性 LC 谐振器，其谐振频率为 f 01，非谐性分别在 4-8GHz 和 200-300MHz 范围内。transmon 有限的非谐性约为 5%，限制了用于驱动量子比特 f 01 跃迁的 XY 信号的频谱内容，因为激发 f 12 跃迁会导致错误。以前的低温 CMOS 量子控制器通过直接 [3,4] 或 SSB 上变频 [5,6] 复杂基带或 IF 包络（例如，实施 DRAG 协议）生成光谱形状的控制脉冲；这些设备中高分辨率 DAC 的功耗和面积使用限制了它们的可扩展性。fluxonium 采用额外的约瑟夫森结堆栈作为大型分流电感。这样就可以实现 f 01 频率为 ~1GHz 或更低的量子比特，而其他所有跃迁频率都保持在高得多的频率（>3GHz，见图 29.1.1）[7]。与 transmon 相比，fluxonium 的频率较低且非谐性较高，因此可以直接生成低 GHz 频率控制信号，并放宽对其频谱内容的规范（但需要更先进的制造工艺）。在这里，我们利用这一点，展示了一种低功耗低温 CMOS 量子控制器，该控制器针对 Fluxonium 量子比特上的高保真门进行了优化。图 29.1.2 显示了 IC 的架构。它产生 1 至 255ns 的微波脉冲，具有带宽受限的矩形包络和 1GHz 范围内的载波频率。选择规格和架构是为了实现优于 0.5° 和 0.55% 的相位和积分振幅分辨率，将这些贡献限制在平均单量子比特门错误率的 0.005%。它以 f 01 的时钟运行，相位分辨率由 DLL 和相位插值器 (PI) 实现，而包络精度则由脉冲整形电路实现，该电路提供粗调振幅和微调脉冲持续时间（与传统控制器不同，使用固定持续时间和精细幅度控制）。数字控制器和序列器可播放多达 1024 步的门序列。图 29.1.2 还显示了相位生成电路的示意图。DLL 将这些信号通过等延迟反相器缓冲器 (EDIB) 后，比较来自电压控制延迟线 (VCDL) 的第一个和第 31 个抽头的信号。这会将 CLK[0] 和 CLK[30] 锁定在 180°，并生成 33 个极性交替的等延迟时钟信号。使用 CLK[30] 而不是 CLK[32] 来确保在 PFD 或 EDIB 不匹配的情况下实现全相位覆盖，这可能导致锁定角低于 180°。一对 32b 解复用器用于选择相邻的时钟信号（即 CLK[n] 和 CLK[n+1]），开关和 EDIB 网络用于驱动具有可选极性的 PI。 PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合，所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置（第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动）。相位生成电路具有 11b 控制，可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后，门控信号由一个电路缓冲和衰减，该电路由可变电阻器 R 0（16 个值，从 10 到 170kΩ）组成，通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB，同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱，为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间，适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程，以进行静态预调谐。但是，提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路，步长为 6dB，用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2，以提供额外的开-关隔离。PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合，所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置（第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动）。相位生成电路具有 11b 控制，可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后，门控信号由一个电路缓冲和衰减，该电路由可变电阻器 R 0（16 个值，从 10 到 170kΩ）组成，通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB，同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱，为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间，适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程，以进行静态预调谐。但是，提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路，步长为 6dB，用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2，以提供额外的开-关隔离。PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合，所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置（第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动）。相位生成电路具有 11b 控制，可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后，门控信号由一个电路缓冲和衰减，该电路由可变电阻器 R 0（16 个值，从 10 到 170kΩ）组成，通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB，同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱，为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间，适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程，以进行静态预调谐。但是，提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路，步长为 6dB，用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2，以提供额外的开-关隔离。
Qubit Space的精确认证
量子计算机的基本构建块是一个Qubit，一个通用的两级系统。由于目标是准确操纵许多量子位，因此必须确定量子空间是否可靠，即不与更大的空间结合在一起。最有希望的量子量的突出使它们与环境和其他状态相关，以独特而孤立的过渡频率操作每个量子，被认为只会造成小小的不连贯性干扰。对于在噪声设备上执行的任何成功的易耐故障量子计算的假设是必要的，因为误差缓解依赖于噪声的受控空间[1-3]。另一方面，外部状态的潜在贡献可能导致系统错误，这很难纠正[4-7]。在延迟测试中直接观察到了这样的泄漏[8]。5变量，但尚未确定其起源。由于非谐调性，对于非常快的门而言，泄漏到已知的较高状态[9]变得显着，在这种情况下，需要采取其他措施来减少它[10-12]。
![arXiv:2003.10638v1 [quant-ph] 2020 年 3 月 24 日](/simg/6\603a1a04c213b9819e986119793cefc0bce1408e.webp)
arXiv:2003.10638v1 [quant-ph] 2020 年 3 月 24 日
我们建议通过双音驱动来周期性地调制现场能量，这可以进一步用于设计人工规范势。作为示例，我们表明，使用这种双音驱动设计的人工规范势，可以通过超导通量量子比特构建穿透有效磁通量的费米子阶梯模型。在该超导系统中，由于腿间耦合强度和有效磁通量的竞争，单粒子基态可以从涡旋相变为迈斯纳相。我们还提出了通过相邻量子比特之间的单粒子拉比振荡来实验测量手性电流的方法。与以前产生人工规范势的方法相比，我们的建议不需要辅助耦合器的帮助，并且原则上只有当量子比特电路保持足够的非谐性时才有效。具有有效磁通量的费米子梯子模型也可以解释为一维自旋轨道耦合模型，从而为量子自旋霍尔效应的实现奠定了基础。
在扭曲磁性模式中胶体颗粒的漂移与拓扑运输之间的竞争
摘要我们模拟了用魔法角度扭曲的两个磁性对称性的磁性模式之间的顺磁颗粒的运动。所得的莫里图模式在磁性电位中形成平坦的通道，沿磁电势可以通过大于临界值的数量级的漂移力传输胶体颗粒。胶体运输也可以通过均匀外部场的调制环随时间变化的方向而变化，在这种情况下，传输受到拓扑保护。漂移和拓扑运输竞争或合作产生了几种运输模式。合作使在漂移力上移动颗粒比临界力弱。超临界漂移迫使运输模式之间的竞争结果，例如在整数步骤中粒子的平均速度和次谐反应的发生中增加。我们用平均粒子速度的动态相图来表征系统，这是拓扑传输方向的函数和漂移力的大小。