量子信息处理为计算提供了更通用的概念,有望比传统计算机更高效。通过将信息编码在纠缠量子态中,某些算法(例如整数分解)有望实现比最知名的传统变体指数级加速。捕获离子是量子信息处理这一高度活跃领域的领先技术之一。它们允许原理验证演示,但仍然仅限于对数十个量子比特的操作。将这些系统扩展到其计算能力超过传统计算机能力的规模仍然是一项非常具有挑战性的任务。在本论文的范围内,对低温离子捕获装置进行了修改和表征,目的是展示可扩展量子计算的构建模块。本论文介绍了三个相互关联的项目。第一个项目涉及实验装置本身,该装置内有一个分段表面陷阱,能够捕获 40 Ca + 和 88 Sr + 离子。我们描述了该装置和实施的修改以及为评估其性能而执行的特性测量。然后使用该装置开发和评估一种用于纠缠门的新型校准算法。量子门操作的性能由实验决定,取决于操作参数的确定和设置的准确性,以及这些参数的稳定性。开发的校准协议可以自动估计和调整被广泛用于离子阱量子信息处理器的两量子比特 Mølmer-Sørensen 纠缠门操作的实验参数。使用贝叶斯参数估计的协议在不到一分钟的时间内完成,由于校准错误导致的剩余中位门不保真度小于退相干源给出的不保真度。最后,使用了一种新颖的门方案来演示混合物种纠缠,它可以实现按顺序读出而不会扰乱整个寄存器,这是纠错的关键因素。相同的门方案也可用于在量子比特之间产生纠缠,这是量子位的概括。通过使用每个离子的更多级别,可以在相同数量的粒子中编码更多信息,从而增加量子计算希尔伯特空间的大小。
.1-目标的一般目标旨在:主要涉嫌在这些转移中涉及的生物学元素(植物,菌根,微生物)的作用:在土壤和放射性核素吸收/释放植物中,放射性核素的吸附/解吸/解料。通过将从实验结果获取的知识纳入两个机械模型ChemFast和Biorur,专门为从土壤基质中的吸附/脱落核素的吸收/脱离植物的吸收/释放,通过将植物的吸收/释放提高了这些机械模型以将这些机械模型纳入其预测能力。.2-对所进行的研究的简要描述以及采用的方法/方法。为了实现鲍里斯项目的目标,已经进行了以下研究活动:.2.1-非生物参数在土壤批处理中放射性核素的生物利用度中的作用,并且已经通过完整的土壤和土壤元素进行了柱子批处理和柱实验:确定主要物理溶液的主要物理化学参数(pH)的效果(pH)对pH构图,pH构图,pH,pH,ph,pH)的效果(pH)的作用(pH)。 (人为地)污染了自然土壤,分析了水含量和过程的动力学对RN重新启动效率的影响,以提供实验数据,以确定微生物对控制土壤 - 土壤溶液中RN命运的过程的重要性。已经确定了不同土壤微生物在放射性核素摄取中的作用。.2.2-生物参数在土壤中放射性核酸盐生物利用度中的作用。2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.1-土壤微生物的潜在作用实验装置,以精确地确定微生物过程在生物利用度中的作用,以在辐射核核能的生物利用度和循环中的各种核对范围的机械信息,以开展各种实验性的途径,以开展各种核对及其对土壤的核心核心核酸际无限核酸盐的影响。在最佳生长条件下融合了微生物活性,以解决土壤微生物在放射性核素吸附/解吸方面的作用。.2.2.2-已经开发了植物研究实验的作用,以研究影响放射性核素的土壤至植物转移的某些植物依赖性过程的机制,并阐明了根表面土壤溶液中放射性核素浓度的变化。
第 6 章 场发射 6.1 简介 电子束在许多应用和基础研究工具中起着核心作用。例如,电子发射用于阴极射线管、X 射线管、扫描电子显微镜和透射电子显微镜。在许多此类应用中,希望获得高密度的窄电子束,且每束的能量分布紧密。所谓的电子枪广泛用于此目的,它利用热阴极的热电子发射来操作。然而,由于发射电子的热展宽,实现具有窄能量分布的电子束很困难。因此,冷阴极的场发射备受关注,但需要大的电场导致尖端表面的原子迁移,因此难以实现长时间稳定运行。碳纳米管可能为这些问题提供解决方案。事实上,碳纳米管在冷场发射方面具有许多优势:与金属和金刚石尖端相比,纳米管尖端的惰性和稳定性可以长时间运行;冷场发射的阈值电压低;工作温度低;响应时间快、功耗低、体积小。本章后面将讨论,利用纳米管优异场发射特性的原型设备已经得到展示。这些设备包括 X 射线管 [Sug01]、扫描 X 射线源 [Zha05]、平板显示器 [Cho99b] 和灯 [Cro04]。在详细介绍场发射之前,我们先介绍一下早期的实验工作,这些工作确立了碳纳米管在场发射方面的前景 [Hee95]。图 6.1 显示了测量碳纳米管薄膜场发射的实验装置。其中,碳纳米管薄膜(纳米管垂直于基底)用作电子发射器。铜网格位于纳米管薄膜上方 20 微米处,由云母片隔开。在铜网格和纳米管薄膜之间施加电压会产生一束电子,该电子束穿过铜网格,并在距离铜网格 1 厘米的电极处被检测到。 (需要注意的是,这些实验是在高真空条件下进行的,场发射装置位于真空室中,残余压力为 10 -6 托。)图 6.1 显示了这种装置的电流与电压曲线,表明正向偏置方向的电流大幅增加(发射类似于二极管:对于负电压,电流非常小)。为了验证光束确实由电子组成,光束在磁场中偏转,偏转对应于具有自由电子质量的粒子的偏转。该图的插图显示了 ( ) 2 log / IV vs 1 V − 的图,即所谓的 Fowler-Nordheim 图(更多信息请参见
图 3.11:系统性能比较…………………………………………………………………….56 图 3.12:初级双极线圈和初级单极线圈的互操作性研究…………..58 图 4.1:模拟中的线圈结构…………………………………………………………………………62 图 4.2:所提线圈结构的 MAXWELL 模拟模型概览和正面视图…………………………………………………………………………………….63 图 4.3:用于接收器的空心圆柱体……………………………………………………………………...64 图 4.4:所提线圈结构和同轴线圈结构中的设计变量…………………………………...64 图 4.5:所提线圈结构中的旋转角、同轴线圈结构中的旋转角以及随旋转角变化的互感……………………………………...66 图 4.6:YZ 平面中的磁通密度…………………………………………………………...68 图4.7:ZX 平面的磁通密度………………………………………………………………...68 图 4.8:XY 平面的磁通密度………………………………………………………………...69 图 4.9:线圈参数说明…………………………………………………………………………72 图 4.10:发射器 A 处的全桥逆变器和接收器 c 处的全桥整流器……………..73 图 4.11:接收器 c 和发射器 A 的等效互感模型………………………………..75 图 4.12:第 4.4 节中提出的线圈结构的仿真和实验模型……………………………………………………………………………………77 图 4.13:随气隙变化的自感和互感………………………………..79 图 4.14:实验设置……………………………………………………………………………………80 图 4.15: P out = 1.0 kW 和 CR = 12 Ω 时的波形……………………………………………………81 图 4.16:环境空气条件下 CR 模式和 CV 模式下的系统性能…………...81 图 4.17:三种条件下的系统性能………………………………………………………………...82 图 5.1:所提出的理想线圈结构和仿真模型概述……………………………………………...84 图 5.2:所提出的理想线圈结构和之前的线圈结构中的旋转错位……………………………………………………………………………………86 图 5.3:第 4 章中提出的理想线圈结构和之前的线圈结构的总互感随旋转错位的变化…………………………………………………87 图 5.4:所提出的分段线圈设计……………………………………………………………………...88 图 5.5:所提出的分段线圈设计与之前的线圈设计中总互感随旋转错位的变化错位..………………89 图 5.6:YZ 平面、ZX 平面和 XY 平面的磁场分布………………..90 图 5.7:电路图………………………………………………………………………………92 图 5.8:线圈原型的仿真模型………………………………………………………………95 图 5.9:总互感的模拟和测量结果………………………………………………96 图 5.10:采用所提出的线圈结构的无线充电系统的实验装置…………………………97 图 5.11:系统完全对齐且旋转错位为 30° 时的波形…….97 图 5.12:旋转错位时输出功率和 DC-DC 效率的实验结果……………………………………………………………………………………98
关键词:实验量子光学、量子成像、量子纠缠 摘要:利用光的非经典特性,例如纠缠——2022 年诺贝尔物理学奖认可的现象——我们的团队旨在通过开发创新的量子实验协议来突破经典成像的界限。我们还使用这些工具来探索和更好地理解量子光的有趣特性。 2025 年,我们正在寻找两名积极主动的 M1 实习生加入我们的团队。对物理的热情、解决问题的心态和强大的团队合作能力是理想候选人的必备素质。 项目 1:该项目涉及从头开始使用纠缠光子对构建量子成像实验。该设置将作为索邦大学研讨会和实践教学课程的演示实验。它将基于我们团队最近的工作 [1],我们使用单光子敏感相机来测量光子对之间的纠缠。实习生不仅要设计实验装置,还要建立一个强大的协议,使用爱因斯坦-波多尔斯基-罗森 (EPR) 型标准 [3] 测量空间纠缠。项目 2:该项目涉及使用称为二次谐波产生 (SHG) 的非线性光学过程开发脉冲激光源。该源将作为长期团队项目的基础,旨在开发纠缠光子四重态源。这项工作将与 INSP 的激光平台合作开展。对于这两个项目,虽然扎实的理论理解是有利的,但重点主要放在实验工作上。可以根据面试过程中的讨论调整项目范围,同时考虑到团队的需求和候选人的偏好。研究环境:新生将加入巴黎量子成像团队。它位于索邦大学的巴黎纳米科学研究所 (INSP),位于巴黎市中心(4 place Jussieu,75005 Paris)。该团队由 Hugo Defienne 博士领导,由 5 名国际博士和博士后组成,享受着索邦大学众多实验和理论物理小组的卓越科研环境。我们关心一种有趣、完全开放和包容的氛围。 参考文献: [1] Courme,B.,等人。使用单光子敏感时间戳相机量化高维空间纠缠。光学快报,48 (13),3439-3442 (2023) [2] Ndagano 等人。使用单光子雪崩二极管相机对高维纠缠进行成像和认证。npj 量子信息,6 (1),94 (2021)。 [3] MD Reid 等人。爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论:从概念到应用。Rev. Mod. Phys. 81 , 1727 (2009)。如何申请?请发送电子邮件至 hugo.defienne@insp.upmc.fr,并附上简历、简短的动机电子邮件/信函和推荐信。实习有资助吗?有
举办了 15 次短期培训访问,并进行了 42 次流动。开发了总结联盟提供的 RI 和服务的最新情况的数据库,确定了可能缺少的基础设施/服务,以实现最新 CST 实施计划的目标,并与利益相关者进行了讨论。最终确定了协调融资机会的概念说明,并举办了研讨会。EU-SOLARIS 成为 ERIC。与其他 CST 相关的欧盟项目和国际倡议开展合作。准备了实施 TA 活动的文件。发起了 5 次电话会议;完成了 4 次访问活动。4 次关于 TA 的网络研讨会。制定了熔盐 (MS) 对结构材料的动态腐蚀协议,研究了材料作为潜热或显热能储存介质的可行性的方法,并制定了原型测试指南。确定了 MS 回路的关键组件,并审查了当前程序。举办了关于 CSP MS 工厂组件特性的传播研讨会。制定了报告 DWT 系统行为的协议和指南,对适当的测试程序进行了通用定义,以评估 DWT 中要实施的新组件和材料的性能,改进了模拟软件并验证了其中使用的相关性。实施了新的实验装置。完成了开发用于热力学、动力学和循环稳定性测试的标准化材料测试的工作。对太阳能燃料 (SF) 生产工艺领域的 200 多种出版物进行了文献综述,并用于制定 SF 生产反应堆的品质因数。改进了用于评估 CSP 接收器热机械性能的测试台并进行了首次太阳能测试。组装了相机原型,基于一种改进 CSP 太阳能接收器温度测量的新方法。进行了 RRT 发射率测量。使用红外摄像机进行了参数识别以确定线性集热器管的温度。改进了加速老化装置。制定了脏污镜测量指南,分析了脏污散射行为,并提供了基于模型的分析传递函数。在测试台和太阳能集热器上生成了更多 REPA 负载数据,包括传感器数据分析。开发了新的抛物面槽 (PT) 接收器热损失测量程序。验证了混合预测模型,开发了预测模型。研究了使用天空成像仪数据对 PT 性能参数确定准确性的影响。发表了菲涅尔 RI 对 DNI 变化的稳健性。LFR
本论文是 IMS 实验室、波尔多大学和斯伦贝谢研究与生产部门的合作研究。我要感谢所有人的帮助和耐心,使这份手稿得以实现。首先,我要对我的导师 Cristell Ma-neux 和 Yann Deval 表示深深的谢意,感谢他们的持续支持和宝贵指导。特别是,我要向 Cristell 表示最深切和最诚挚的感谢,她为完成这项工作做出了重大贡献。多亏了她从一开始就提供的宝贵和有益的建议,我才能将这项研究推向正确的轨道。我很感激她在我刚开始问最愚蠢的问题时对我如此耐心。在她用红色写的详细修改后,我感觉自己一天天在进步,对此我深表感激。我还要感谢我在斯伦贝谢的导师 Claire Tassin。从我到达的第一天起,她就帮助我融入了公司。在她的协助和热情支持下,我在斯伦贝谢的实验得以尽快完成。她给了我明确的方向,让我可以坚持下去。我真的很感激她总是在我需要帮助的时候出现。在 ASIC 团队中,我要感谢 Mohamed Salim Cherchali 让我熟悉了编写自动测试台的代码行。他非常耐心地直截了当地解释了 Python 的基础知识,为我以后自学奠定了基础。他还教我如何使用斯伦贝谢实验室的仪器进行实验。此外,我还要感谢 Toshihiro Nomura,他总是以详细和及时的方式回答我的小问题。当我的实验装置出现问题时,他是我第一个去找的人。在装置的最初几天,遇到了很多困难和技术问题。Toshi 和 Salim 必须经常在实验室呆到晚上 9 点以后,帮助我找到问题并一起找到解决方案。我们失败了很多次才完成整个装置。多亏了他们知识渊博、热情洋溢的指导,我的测量得以进行,我从他们的实践经验中学到了很多新东西。感谢 IMS 实验室前秘书 Simone Dang Van 和她的丈夫偶尔在周末到他们家,他们家很宽敞,热情欢迎我。他们向我讲解了很多关于法国文化的知识,帮助我从一开始就融入了波尔多的生活。我还要感谢 IMS 实验室的所有朋友,感谢我们一起共进午餐,一起交谈,分享困难,互相鼓励,克服困难。感谢我的越南朋友,他们也是法国不同城市的博士生,他们总是陪在我身边,鼓励和“提醒”我经常锻炼。假期我们一起旅行,想家的时候互相安慰。
1 简介 光学衍射是物理学中一个成熟的课题。众所周知,存在许多不同复杂程度的理论处理方法,从惠更斯小波方法到麦克斯韦方程的数值解。然而,在几个具有实际重要性和/或理论意义的情况下,衍射的全部影响要么尚未计算到所需的精度,要么尚未测量。此外,虽然衍射通常被认为是光学测量中的一个复杂因素,但衍射对设备尺寸的敏感性提出了衍射是否能在测量中发挥有用和直接作用的问题。衍射在计量学中的潜在利用是一条尚未探索的途径。辐射测量中最重要的测量之一是辐射度的测量。由于需要某种孔径才能进行这种测量以构建立体角,因此必须准确计算衍射效应,以实现最高精度的辐射测量。即使是最复杂的一级标准辐射计也需要衍射校正,该辐射计通过创建伪无限辐射源来最大限度地减少衍射效应。目前,衍射是限制一级和二级标准辐射测量精度的主要不确定性之一。对于辐射计中使用的相对较大的孔径尺寸,经典衍射理论原则上是足够的,尽管需要做工作来实现较低的计算不确定性。另一方面,对于接近几个波长尺寸的非常小的孔径,大多数衍射理论的假设都失效了。特别是色差和偏振效应变得明显,并且很难实现具有有用精度的计算和实验。尽管如此,超小孔径阵列已被考虑用作光谱滤波器。中等尺寸(即100 个波长量级)的孔径衍射在理论上是可处理的,因为小尺度效应可以忽略不计,而远场情况通常可以大大简化方程式,在实验室中是可以实现的。在这种情况下,存在一种有趣的可能性,即从衍射“反向”工作以确定孔径本身的尺寸。作为一种基于光使用的新型尺寸测量技术,这在计量学上很重要。是否具有足够的测量精度值得怀疑这些考虑导致了对衍射中未解决问题的双管齐下的研究:利用衍射测量孔径大小,并开发更精确的辐射测量衍射代码。2 衍射孔径测量 2.1 衍射孔径测量:理论 基于衍射的孔径测量技术利用了众所周知的事实,即远离衍射孔径,衍射图案的光场是孔径平面中光场的傅里叶变换。1 原则上,远处的衍射场(幅度和相位)可以通过快速傅里叶变换代码进行测量和变换,以产生完整的二维孔径函数。然而,在实践中,测量光场的相位会给实验装置带来很大的复杂性。
近年来,已经出现了许多用于捕捉三维环境和物体的传感器系统。除了激光扫描仪和大地测量全站仪外,这里还必须列举立体视觉和基于三角测量的系统。特别是激光扫描仪在速度和准确性方面已成为最先进的技术,能够捕捉数十米大小的物体。激光扫描仪的主要缺点是它们的顺序操作模式。它们逐点测量。几年前,开发了一种功能齐全的新技术,能够同时以高分辨率捕捉环境。所谓的范围成像 (RIM) 或闪光激光雷达相机基于数字成像技术,并具有测量每个像素中相应物体点距离的能力。距离测量基于直接或间接飞行时间原理。由于其并行采集高达视频帧速率,RIM 相机甚至可以捕捉移动物体。就光学依赖性而言,可以得出所捕获场景的 3-D 坐标。距离测量的标称精度为几毫米。如果属性和特性变得稳定且可预测,RIM 可能成为许多应用的首选技术。例如,汽车、机器人和安全系统。标称坐标和测量坐标之间的显著偏差发生在几厘米的范围内。只有深入的研究才能帮助达到这里的理论极限。本论文讨论了影响 RIM 相机测量的几个方面。首先,简要介绍与 RIM 相关的基本技术。除了成像和距离测量方法外,RIM 还区分了两个基本原理。此外,重点放在特定的限制上。在这项工作期间,有三种不同的相机问世:瑞士 CSEM / MESA Imaging 的 SwissRanger SR-2 和 SR-3000,以及后来德国 PMDtec 的 3k-S。这三款相机基于间接飞行时间原理,配备了不同的复杂功能。除了集成的校准和校正功能外,抑制背景照明也是主要功能之一。但是,这些相机仅用于高度发达的演示。根据所需权利要求,对特定应用领域(如汽车或机器人)的适应性可产生专门的属性。对现有相机类型的分析有助于更深入地了解该技术。所分析相机的原始数据精度不超过几厘米。为了研究现有相机的属性,必须开发特殊的实验装置。这项工作的主要部分涉及 RIM 相机组件的研究和校准。通过摄影测量相机校准解决光学系统的几何偏差。根据偏差和统计数据分析距离测量系统。因此,指出了精度和准确度的局限性。除了散射效应的影响外,还讨论了积分时间、发射系统和入射角、目标反射率、外部和内部温度以及最终的线性度和固定模式噪声。此外,还介绍了一种系统校准过程的方法。由于影响参数的复杂性,尚未对各种影响参数的测量数据进行完整的校正。但高度系统的依赖关系预示着未来会出现复杂的校准程序。这项工作有助于理解传感器。