密苏里大学堪萨斯分校在过去十年中投资了多项设施,包括健康科学大楼、亨利·W·布洛赫创业与创新行政大厅、罗伯特·W·普拉斯特自由企业与研究中心、米勒·尼科尔斯学习中心和阿特伯里学生成功中心。2021 年总体规划建议继续进行建筑翻新,以适应现代学习和研究,同时减少建筑占地面积,并专注于新建筑,以增强学生体验、学生成功和与堪萨斯城社区的互动。该计划还建议通过使用一致的门户、品牌、标牌和街景将校园联系在一起,并创建校园中心和活跃的开放空间,改善校园的到达体验、身份和连通性。项目旨在提高整个校园的可持续性和可达性。
其中 f ( t ) 是包络,ν 是载波频率,φ 是相位。驱动脉冲用于对量子位执行逻辑运算,其持续时间、幅度和相位决定了所执行的运算类型。在本文中,我们重点研究受相位噪声影响的 N π − 脉冲的生成,以实现 N NOT 非理想门。这里使用持续时间为 50 ns、幅度约为 0.5 au、载波频率为 6 GHz 的矩形脉冲。π − 脉冲强制绕布洛赫球的特定轴(在我们的例子中是 X 轴)旋转 180 度,从而导致量子位的状态反转,见图 1(a)。如果 π − 脉冲受到相位噪声的影响,并且量子位在基本状态 | 0 ⟩ 初始化,则最终状态将不是 | 1 ⟩ ,但由于绕 X、Y 和 Z 轴的不必要的旋转,状态有所不同,见图 1(b)。相位噪声已直接应用于脉冲包络分量,这相当于将其应用于载波相位。
热力学与相变:热力学中的热和功的概念、热力学系统、热力学第零定律。温度概念、第一定律的微分形式、第二定律的陈述、熵的概念、焓。晶体的热力学函数和关系。相变和多相平衡。[10] 电子能带理论:能带理论、固体的经典自由电子理论、固体的索末菲量子自由电子理论、周期势的布洛赫波函数、克罗尼希-佩尼模型和能带。费米能量和费米面、电子的有效质量、布里渊区和倒易晶格。[10] 固体的电子特性:磁场下的传输方程、回旋共振、磁场下的能级和态密度。朗道抗磁性、自旋顺磁性、德哈斯范阿尔芬效应。磁阻、经典和量子霍尔效应。 [10] 教科书和/或参考资料
Anderson定位是在无序介质中传播的线性波的多散射现象。在50年代后期发现的电子,此后已通过冷原子和经典波(光学,微波和声学)在实验中观察到它,但是对于非线性波而言,波浪局部是否会增强或削弱,这是一项长期的争论。在这里,我们表明非线性加强了在随机底部传播的运河中表面重力波的定位。我们还通过实验表明定位长度如何取决于非线性,而非线性以前从未用任何类型的波浪进行过报道。为此,我们使用完整的空间和时间分辨波场测量以及数值模拟。还报道了该疾病水平的影响和系统的限制大小对定位的量。我们还强调了布洛赫(Bloch)在周期性测深图上线性流体动力表面波的分散性关系的宏观分散关系的第一个实验证据。
在量子信息科学与技术领域,量子态和相关过程的表示和可视化对于研究和教育都至关重要。在此背景下,重点尤其放在少数量子比特的集合上。单量子比特和多量子比特系统存在许多强大的表示,例如著名的布洛赫球和概括。在这里,我们利用维度圆符号作为此类集合的表示,采用所谓的量子比特圆符号和在 n 维空间中表示 n 粒子系统的想法。我们表明,可分离性的数学条件导致可视化的量子态的对称条件,为少数量子比特系统中的纠缠以及因此为各种量子算法提供了新的视角。通过这种方式,维度符号有望将少数量子比特系统中的非平凡量子纠缠特性和过程传达给更广泛的受众,并可以作为直观量子洞察力和形式数学描述之间的桥梁,增强对这些概念的理解。
本课程为工程学本科生提供设计量子设备和系统(包括量子计算机)所需的物理理解和数学能力。因此,整个课程的主要参与者是固体中的电子。学生有望学习:1)何时或在什么条件下,量子效应在设备中变得不可忽略;2)如何计算在人工势结构中移动的电子的量子态(波函数)和能量;3)什么决定了量子固态设备的电学和光学特性。我们将尽早介绍量子力学的基本数学基础,然后紧接着介绍量子信息和量子计算,这是量子力学最重要的新兴应用之一。我们将力求在严格的数学推导和示例问题解决之间取得良好的平衡。这些问题将是实际的,包括量子阱红外光电探测器、太阳能电池、量子隐形传态、布洛赫振荡、LED 的带隙工程、量子级联激光器、拓扑能带结构和范德华异质结构的能带图等现代主题。
摘要。伊辛模型及其描述的物理系统在生成用于量子计量和量子信息的纠缠态方面发挥着核心作用。特别是,超冷原子气体、捕获离子系统和里德堡原子实现了长程伊辛模型,即使在没有横向场的情况下,也会产生高度非经典动力学和长程量子关联。在本文的第一部分,我们提出了一个详细的理论框架,用于研究此类系统在时间 t = 0 时进入任意非纠缠非平衡态的动力学,从而大大扩展和统一了 Foss-Feig 等人 (2013 Phys. Rev. A 87 042101) 的工作。具体来说,我们推导出闭时间路径有序关联函数的精确表达式,并利用这些表达式研究实验相关的可观测量,例如布洛赫矢量和自旋压缩动力学。在第二部分中,这些相关函数随后用于推导存在
扫描隧道显微镜 (STM) 能够在具有原子精度的表面上自下而上地制造定制的自旋系统。当将 STM 与电子自旋共振 (ESR) 相结合时,这些单个原子和分子自旋可以被量子相干地控制并用作电子自旋量子比特。在这里,我们通过沿两个不同方向采用相干控制来展示对表面上这种自旋量子比特的通用量子控制,这通过两个具有明确相位差的连续射频 (RF) 脉冲实现。我们首先展示量化轴上布洛赫矢量的每个笛卡尔分量的变换,然后进行 ESR-STM 检测。然后,我们展示了使用双轴控制方案生成单个自旋量子比特的任意叠加态的能力,其中实验数据与模拟结果高度一致。最后,我们介绍了动态解耦中双轴控制的实现。我们的工作扩展了基于 STM 的脉冲 ESR 的范围,突出了该技术在表面电子自旋量子比特的量子门操作中的潜力。
量子力学的物理定律为当今的计算机处理信息提供了一种替代方法。传统计算机使用位(0 或 1)作为构建块,而量子计算机则使用量子位或量子比特,它们可以同时是 |0⟩ 和 |1⟩ 的组合。图 1 中的布洛赫球面表面最能描述一个量子比特可以采用的可能值谱。位允许两个离散值,而量子比特可以将一个点存储在二维连续体(球面)中。量子计算可以利用这些更强大的量子比特,不仅对确定值 |0⟩ 或 |1⟩ 执行运算,还可以同时对所有可能的叠加执行运算。因此,量子计算在选定任务方面比二进制计算具有效率优势。只有在具有适当的量子计算机硬件的情况下,某些任务才会因这种效率提升而变得可行。总之,对于某些问题,量子计算机比传统计算机具有速度优势,因此可以执行当前传统计算机无法执行的计算类型。
图 1 (A) 来自参考文献 [23] 的同心 transmon 量子比特设计及其等效电路图(插图)。两个超导岛(绿色和蓝色)由一个小的约瑟夫森结桥(橙色)分流。使用共面波导谐振器(红色)读出量子比特状态。该读出谐振器电感耦合到信号线(黑色)。(B)transmon 量子比特的状态由约瑟夫森结的正弦电位(黑色实线)决定。在相位基(Δφ)中求解,特征能量(实线)可以用谐振子(虚线,相应颜色)来近似,其简并性通过结上的电容充电能量的一阶校正来消除[24 – 26]。(C)布洛赫球面图。基态 j 0 i 和第一个激发态 j 1 i 用于定义量子比特的逻辑状态 j ψ i ,它是 j 0 i 和 j 1 i 的线性组合,具有各自的复振幅 α 和 β 。j ψ i 可以通过电压脉冲和门控操作进行操纵,并通过投影到指定的测量基础上进行读出