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太阳热辐射-光伏能量转换
1 eric.tervo@nrel.gov 我们提出了一种太阳能热能转换系统，该系统由太阳能吸收器、热辐射电池或负照明光电二极管和光伏电池组成。由于它是一个热机，因此该系统还可以与热存储配对，以提供可靠的发电。来自太阳能吸收器的热量驱动热辐射电池中的辐射复合电流，其发射光被光伏电池吸收以提供额外的光电流。基于详细平衡原理，我们计算出完全集中的阳光的极限太阳能转换效率为 85%，而一个太阳的极限转换效率为 45%，其中吸收器和单结电池的面积相等。理想和非理想太阳能热辐射光伏系统在低带隙和实际吸收器温度下的表现优于太阳能热光伏转换器。它们的性能增强源于对非辐射生成/复合的高耐受性以及将辐射热损失降至最低的能力。我们表明，与低光密度下的太阳能热光伏设备相比，具有所有主要损耗的实际设备可以实现高达 7.9%（绝对值）的太阳能转换效率提升。我们的结果表明，这些转换器可以作为低成本单轴跟踪系统的高效热机。关键词：太阳能、热存储、热辐射、热光伏
强度调制器消光高维量子密钥分发的实用安全性
量子密钥分发 (QKD) [1,2] 开创了两个远距离通信方 (通常称为 Alice 和 Bob) 在窃听者 (称为 Eve) 面前共享密钥的全新方式。自第一个 QKD 协议——BB84 协议 [1] 提出以来，QKD 已成为量子信息技术的关注焦点 [3,4]。QKD 的无条件安全性已通过不同方法得到证明 [5–7]，该安全性由量子力学定律保证。在传统的 BB84 协议之后，各种类型的新型 QKD 协议相继被提出。其中，高维量子密钥分发 (HD-QKD) 因具有在单个光子上编码多个比特的出色能力以及对信道噪声的强容忍度而备受关注。在高维量子密钥分发系统中，信息被编码在量子态的高维自由度上，如时间能量纠缠[8–10]、时间箱编码[11，12]、路径[13，14]和轨道角动量[15–17]。HD-QKD协议的安全性证明也已建立[18–20]。随着高维量子态制备和测量技术的发展，近年来不同的HD-QKD方案取得了许多突破性的成果[21–23]。其中，基于时间箱的HD-QKD方案[11，23]实现了创纪录的密钥速率，并且可以抵御一般的相干攻击。不幸的是，现实的QKD系统中的实际设备往往存在缺陷，很少符合理论安全模型[24，25]。因此，QKD的理论和实践之间始终存在差距。在过去的几十年里，QKD系统的实用安全性得到了广泛的研究。窃听者可以窃取
都灵理工学院机构库
蒙特卡洛 (MC) 方法已用于计算半导体中的半经典电荷传输超过 25 年，是微电子器件模拟最强大的数值工具 [1]。然而，当今的技术将器件尺寸推向了极限，传统的半经典传输理论已不再适用，需要更严格的量子传输理论 [2]。为此，人们提出了各种基于格林函数 [3] 或维格纳函数 [4] 方法的电荷传输量子动力学公式。虽然这种量子力学形式允许严格处理相位相干性，但它们通常通过纯现象学模型描述能量弛豫和失相过程。人们还提出了一种用于分析载流子-声子相互作用下的瞬态传输现象的完整量子力学模拟方案 [5]。然而，由于需要大量计算，其适用性仍然仅限于短时间尺度和极其简单的情况。因此，尽管人们付出了很多努力，尽管在研究这些量子动力学公式方面取得了无可置疑的智力进步，但它们在强散射动力学存在下的实际设备中的应用仍然是一个悬而未决的问题。Datta、Lake 和同事的最新成果似乎很有希望 [6]。然而，他们的稳态格林函数公式不能应用于时间相关的非平衡现象的分析，而这种现象在现代光电器件中起着至关重要的作用。在本文中，我们提出了一种广义 MC 方法来分析量子器件中的热载流子传输和弛豫现象。该方法基于控制单粒子密度矩阵时间演化的动力学方程组的 MC 解；它可以被视为对开放系统的扩展
Sekatski，Pavel等。朝量子内存的独立认证。在：物理评论信，2023年，第1卷。 131，n°17，p。 170802。
量子存储器是未来量子技术的中心元素，尤其是量子网络[1-3]。这样的设备允许本地存储，并继电器通过旅行光子携带的量子信息。量子记忆通常涉及一种原子培养基，与光接触，目前正在探索广泛的实验平台，例如，例如[4,5]。为实现实用量子记忆的主要挑战，更通常是所有量子技术，都是它们的认证。，即给定一个由复杂物理系统组成的实际设备，我们如何确保其正确的功能。此外，此认证程序将涉及其他设备，例如，产生特定的光量子状态以及测量设备的来源，该设备可能具有自己的技术缺陷，因此也必须表征。尝试自行认证这些设备将需要访问其他经过认证的设备，依此类推。值得注意的是，事实证明，这项看似艰巨的任务中存在一个优雅的解决方案。量子理论允许“独立设备”的认证技术。“也就是说，可以验证量子设备的正确操作，而无需先验对协议中使用的任何设备（包括可能的源和测量设备）进行先验认证；而不是直接从黑盒情景中观察到的统计数据推断出来。在认证设备以完全表征它时，此概念被称为自我测试[6,7]。[8,9]进行首次实验。到目前为止，这些想法几乎是从纯粹的理论和抽象的观点中完全提出的。见裁判。近年来，已经获得了对自我测试协议的可能性和限制的大量理解，例如，参见[10-20]。虽然自我测试协议通常涉及某些纠缠状态和一些局部测量的认证，但量子进行自测的方法
3 自由度 (DOF) 运动平台的设计和仿真 Shailendra Shisode †* 、Ganesh Shrigandhi † 、Rohit Magar、Sandeep Mistari、Renuka Patel、Abhishek Lokhande 和 Mandar M. Lele ϯ
† 机械工程系，Savitribai Phule Pune 大学，麻省理工学院工程学院，Kothrud，浦那，印度 ‡ 机械工程系，Savitribai Phule Pune 大学，VIIT，Kondhawa (Bk)，浦那，印度 2017 年 3 月 12 日接受，2017 年 3 月 16 日在线提供，特刊-7（2017 年 3 月）摘要 成功开发了一种三自由度运动模拟平台，该平台能够模拟汽车在道路上行驶。该运动模拟平台的开发是为了实际模拟和测试无人驾驶道路车辆在道路上行驶的能力，然后在实际设备上进行演示。从概念设计到实际实施，运动模拟平台开发的所有方面都考虑在内。介绍了运动模拟平台的机械设计和构造，以及使该运动模拟平台运行所需的电子设备和软件。建立了过程和平台方向的数学模型。能够调节过程的控制器架构实现了对运动模拟平台的成功控制。Intelligent Motion Technology Pvt. Ltd. 的实际运动模拟结果证明了运动模拟平台的成功。运动模拟平台的成功开发很大程度上归功于对不同开发阶段的广泛研究、规划和评估。关键词：三自由度运动、运动模拟器、运动平台、倾斜传感器、无刷伺服电机。1. 简介 1 要求运动模拟平台是
P-DRGEP：一种减少等离子辅助燃烧应用动力学机制的新方法
等离子辅助燃烧的详细动力学机制包含许多物种和反应，它们模拟了非平衡等离子体过程和碳氢化合物氧化之间的相互作用。虽然物理上准确且全面，但这种详细的机制对于模拟非稳态多维等离子体放电及其对实际设备中反应混合物的影响并不实用。在这项工作中，我们开发并应用了一种新方法，用于将大型详细等离子辅助燃烧机制简化为较小的骨架机制。该方法扩展了带误差传播的有向关系图 (DRGEP) 方法，以考虑还原过程中等离子体放电的能量分支特性。确保电子在各种类型的撞击过程（即振动和电子激发、电离和撞击解离）中损失的能量相对比例具有严格的误差容差，是保持骨架机制中正确的放电物理的关键。为此，在 DRGEP 中定义并纳入了包括能量转移在内的新目标。这种新型框架称为 P-DRGEP，其性能通过纳秒重复脉冲放电模拟乙烯-空气点火进行评估，条件与超音速燃烧和超燃冲压发动机腔内火焰保持有关，即温度从 600 K 到 1000 K、压力为 0.5 atm，当量比在 0.75 到 1.5 之间。P-DRGEP 被发现大大优于应用于等离子辅助点火的传统还原方法，因为它可以生成更小的骨架机制，误差显著降低。对于目标条件下的乙烯-空气点火，P-DRGEP 生成具有 54 种物质和 236 种反应的骨架机制，使点火模拟的计算速度提高了 84%，同时保证所需时间的误差低于 10%
利用 Qutrit 拓展量子计算机的前沿
中级量子 (NISQ) 计算。NISQ 机制考虑了只有几十到几百个量子比特 (qubits) 和中等误差的近期机器。鉴于量子资源的严重限制，充分优化量子算法的编译对于成功计算至关重要。先前的架构研究已经探索了映射、调度和并行等技术，以扩展可能的有用计算量。在本文中，我们考虑另一种技术：量子三元组 (qutrits)。虽然量子计算通常表示为量子比特的两级二进制抽象，但量子系统的底层物理本质上并不是二进制的。虽然经典计算机在物理层面以二进制状态运行（例如，在阈值电压之上和之下剪切），但量子计算机可以自然访问无限的离散能级谱。事实上，硬件必须主动抑制更高级别的状态才能实现两级量子比特近似。因此，使用三级量子位只不过是选择增加一个离散能级，虽然代价是增加出错几率。先前对量子位（或更一般地，d 级量子位）的研究只发现，扩展量子比特可获得常数因子增益。总体而言，先前的研究 1 强调了量子位的信息压缩优势。例如，N 个量子比特可以表示为 N=log2ð3Þ 量子位，这会导致运行时间有 log2ð3Þ1:6 常数因子改进。我们的方法以一种新颖的方式使用量子位，本质上是使用第三状态作为临时存储，但是代价是每次操作的错误率更高。在这种处理下，运行时间（即电路深度或关键路径）渐近更快，计算的可靠性也得到了提高。此外，我们的方法仅在中间阶段应用量子三元操作：输入和输出仍然是量子位，这对于实际设备上的初始化和测量非常重要。2；3
使用嵌入在零差探测器中的可调光学滤波器抵消连续变量量子密钥分发中的饱和攻击
量子密钥分发 (QKD) 允许两个合法实体 Alice 和 Bob 共享一组密钥，但可能会被窃听者 Eve 操纵 [1–5]。目前，离散变量 (DV) QKD 已经得到发展，但它在源准备、检测成本和密钥速率方面仍然面临挑战 [6,7]。连续变量 (CV) QKD 是实现 QKD 的另一种方法 [8–13]。它具有实现方便的优势，因为它可以使用多种源，如相干态 [14] 和压缩态 [15]。尽管如此，CVQKD 也面临着实际安全性的威胁 [16–18]，原因是设备不完善、技术缺陷和操作不完善 [10,19,20]。例如，Eve 可以通过控制波长相关分束器 (BS) 的透射率来执行波长攻击 [21-23]。校准攻击可以通过修改本振 (LO) 脉冲的形状来实施 [24]。因此，已经提出了多种对策来抵消 LO 校准攻击和波长攻击的影响 [25-27]。在 CVQKD 的实际实现中，相干探测器变得脆弱。目前，在窃听零差探测器中的不完美电子时已经执行了饱和攻击 [2, 28]。它可以用于攻击系统的实际设备，因此它唤醒了实际的安全性，因为相干探测器具有有限线性域，可以通过移动接收到的正交的平均值将其驱动到外部（如果没有被监控）。此外，Eve 可以执行异差检测来测量截获的正交 X 和 P，从而为伪造相干态做准备 [28, 29]。为了抵消这种攻击，我们可以在同差探测器中采用嵌入式可调光滤波器 (AOF)，用于实时补偿强接收光功率导致的潜在饱和。基于检测响应的反馈，可以使用支持 AOF 的检测来抵消这种饱和攻击，这是雪崩光电二极管 (APD) 的实际增益调整。
基于莫特绝缘体的新型电子产品
经过半个世纪的微型化，微电子技术面临着两大问题，即缩小尺寸极限和能耗。为了克服这些挑战，新策略的探索包括寻找新材料、新物理和新架构。在此背景下，量子材料引起了广泛关注。特别是，作为一类广泛的量子材料的莫特绝缘体，根据传统的能带理论预计是金属的，但由于现场电子-电子排斥而具有绝缘性。在这样的系统中，电子掺杂或外部压力可能会驱动绝缘体到金属的转变 (IMT)，并导致高 Tc 超导或巨磁电阻等显著特性。在过去的几十年里，莫特绝缘体中的填充或带宽控制 IMT（即莫特转变）一直是基础研究的热门话题 [1]。然而，由于一个非常简单的原因，这些 IMT 在应用中的使用仍然相当稀少。事实上，在实际设备中，压力或掺杂并不是容易控制的参数。我们 IMN 的研究小组证明，电场是破坏莫特绝缘状态并诱导绝缘体向金属转变的有效参数 [2]。我们首先证明了单晶上的非挥发性和可逆性转换，并进一步在多晶薄层上验证了莫特绝缘体家族的几个成员的转换 [3]。这种现象被称为“电莫特转变”(EMT)，在微电子应用方面前景广阔，并可能为基于莫特绝缘体的新型电子器件打开大门，称为 Mottronics [4]。进一步的研究表明，这种 EMT 是由大量热电子的产生引起的，导致丝状导电路径内发生电子雪崩 [5]。我们证明了这种机制正在驱动具有不同化学成分的多种莫特绝缘体中的 EMT，例如硫族化物 AM 4 Q 8（A=Ga、Ge；M=Nb、V、Ta、Mo；Q=S、Se、Te）和 Ni(S、Se) 2、氧化物 (V 1-x Cr x ) 2 O 3 和分子系统 Au(Et-thiazdt) 2 [6]。非挥发性 EMT 的特性适合于信息存储：“莫特存储器”与基于金属氧化物 (OxRAM) 或相变材料 (PCRAM) 的 ReRAM 相比显示出明显的优势 [7]。此外，我们还表明，受到一连串电脉冲作用的莫特绝缘体可能基于挥发性 EMT 表现出泄漏集成和起火行为。因此，莫特绝缘体可以复制人类大脑中神经元的主要功能，这使得它们可能适合构建人工神经元和硬件人工神经网络 [8]。一个有趣的颠覆性解决方案确实是用节能的人工神经元和突触“硬件”网络（即基于莫特绝缘体的构建块）取代能源密集型的软件网络。从长远来看，我们最近基于超快激光的研究表明，在基于 Mott 绝缘体的电光或全光设备中，可以实现皮秒范围内的最终切换时间 [9]。本演讲将首先回顾电 Mott 跃迁以及此特性所实现的新功能。然后，它将介绍一些 Mottronics 设备的示例，特别是用于数据存储和人工智能应用的示例。
时间依赖性的单电子通过量子点传输
纳米结构中的时间依赖性现象对理解和控制其动态行为的兴趣越来越大。应用程序之一是量子计算，其中可以通过以可编程方式操纵粒子（Qubits）来以平行方式进行某种信息处理[1，2]。在某些物理系统中已成功证明了各种量子算法[3]，并且在整合实用量子计算机所需的大量Qubits方面已经取得了进展，尤其是在SolidStatesystateSystateSystems中[4-9]。尽管跨性量表computermayrequire的巨大研究活动，但量子信息研究已经成功，因为提供了一种通用语言来与跨学科研究人员进行交流。量子型cannowbediscussedintermsofquantuminenformination Theory，它促进了物理学家，化学家，数学家和量子工程师之间的讨论。通常，任何将初始状态（密度算子）更改为最终状态的量子过程都可以通过完全阳性的痕量保护映射来描述[1]。对映射的知识用于定义量子信息过程。相同的映射提供了无脑摄取的iNteractractions。Quantumcomputation isbasedonanassemblyofunitaryoperations, whichcanbedecomposedintosomefundamental unitary operations on one- or two- qubit subsystems.因此，问题可以简化为几种单一操作员。实际上，现实的操作受到与量子系统耦合的环境的影响和降级，因此映射成为一个非整体量子过程[10]。降低系统相干性的两个重要量子过程是耗散的，其中量子系统的能量与环境交换，并进行dephasing，其中量子系统的相位由环境随机化。前者通常以纵向松弛时间（T 1）为特征，而后者则以横向松弛时间（T 2）为特征。此外，在与测量设备耦合下，测量过程也可以视为量子过程。量子计算需要一组完整的量子过程，以初始化所有量子位，执行一个和双Quit的单一操作，测量每个量子状态并避免出现非单一操作的错误[11]。纳米规模的固态设备中的量子动力学对于控制具有可编程量子过程序列的定制结构中的某些单个量子具有吸引力。具有约瑟夫森连接的超导电路成功证明了一个和两Q量的操作，具有高度的相干性[12，13]。可以通过设计设备参数和适当的脉冲序列来很好地与环境隔离。另一个系统是半导体量子点（QD），它提供可以用外部电压控制的人工电子状态。由于可以在半导体装置中设计和实际形成原子样电子状态，因此QD通常称为人工原子[14-17]。电子状态的高可控性可用于研究人工量子系统的动态行为以及量子计算系统的动态行为。有两个主要选择量子基础：单个QD中的自由度自由度和双量子点（DQD）中的电荷（轨道）自由度。在本文中，我们将回顾一些有关QD中的旋转和充电量子的研究，这些研究与量子信息处理和实际设备背后的物理现象有关。