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World File Search System弛豫时间
半导体量子处理器中的量子比特读出
量子比特读出是量子计算机中需要在单个量子比特上实现的三个基本量子操作之一，它具有一量子比特门和二量子比特门。获得具有合理保真度的量子计算结果至关重要。它对于容错量子计算和量子纠错 (QEC) 协议也至关重要，因为它允许见证和追溯计算流程中发生的错误 [1]。在半导体量子电路中，要求量子比特读出保真度高于 99%，速度低于每发一微秒，以保证 QEC 效率并确保具有竞争力的计算运行时间。此外，为了在运行算法时调整测量性能 [4]，需要进行重复 [2] 或量子非破坏性测量 [3]。自旋读出操作的关键性能系数是保真度（或检测效率）、速度（必须快于弛豫时间 T1）以及能够执行读出所需的基本组件数量（储存器、量子点等）。直接测量量子点中捕获的单个电子自旋产生的磁场是一项非常具有挑战性的任务，2000 年初的一项“绝技”实验已经证明了这一点 [5]。除了复杂性之外，它还相当慢（ms），与量子计算不兼容。在半导体中，自旋读出是通过将自旋转换为电荷信息来执行的，并在接近 µs 的时间尺度上探测电子的电荷特性。
QDiff：量子软件堆栈的差分测试
摘要 — 过去几年，随着量子计算硬件的快速发展，人们开发了多种量子软件堆栈 (QSS)。QSS 包括量子编程语言、优化编译器（将用高级语言编写的量子算法转换为量子门指令）、量子模拟器（在传统设备上模拟这些指令）以及软件控制器（将模拟信号发送到基于量子电路的非常昂贵的量子硬件）。与传统的编译器和架构模拟器相比，由于结果的概率性质、缺乏明确的硬件规格以及量子编程的复杂性，QSS 难以测试。这项工作设计了一种新颖的 QSS 差分测试方法，称为 QD IFF，具有三大创新：(1) 我们通过保留语义的源到源转换生成要测试的输入程序以探索程序变体。 (2) 我们通过分析电路深度、2 门操作、门错误率和 T1 弛豫时间等静态特性，过滤掉不值得在量子硬件上执行的量子电路，从而加快差分测试速度。（3）我们通过分布比较函数（如 Kolmogorov-Smirnov 检验和交叉熵）设计了一种可扩展的等效性检查机制。我们使用三个广泛使用的开源 QSS 评估 QD IFF：IBM 的 Qiskit、Google 的 Cirq 和 Rigetti 的 Pyquil。通过在真实硬件和量子模拟器上运行 QD IFF，我们发现了几个关键的错误，揭示了这些平台中潜在的不稳定性。QD IFF 的源变换可有效生成语义等价但不相同的电路（即 34% 的试验），其过滤机制可将差分测试速度提高 66%。
由咪唑鎓质子离子液体封闭在甲基丙烯酸酯聚合物中的结构电池电解质中的离子传输、机械性能和松弛动力学
摘要 利用拉曼光谱、差示扫描量热法、温度调制差示扫描量热法、介电光谱和流变学研究了将液体电解质限制在聚合物基质中的影响。聚合物基质由热固化乙氧基化双酚 A 二甲基丙烯酸酯获得，而液体电解质由基于乙基咪唑阳离子 [C 2 HIm] 和双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺 [TFSI] 阴离子的质子离子液体组成，掺杂有 LiTFSI 盐。我们报告称，受限液相表现出以下特征：(i)结晶度明显降低；(ii)弛豫时间分布更宽；(iii)介电强度降低；(iv)在液体到玻璃化转变温度 (T g ) 下协同长度尺度降低；和 (v)局部 T g 相关离子动力学加速。后者表明两个纳米相之间的界面相互作用较弱，而几何限制效应较强，这决定了离子动力学和耦合的结构弛豫，从而使 T g 降低约 4 K。我们还发现，在室温下，结构电解质的离子电导率达到 0.13 mS/cm，比相应的本体电解质低十倍。三种移动离子（Im +、TFSI - 和 Li +）对测量的离子电导率有贡献，从而隐性降低了 Li + 的迁移数。此外，我们报告称，所研究的固体聚合物电解质表现出将机械载荷转移到结构电池中的碳纤维所需的剪切模量。基于这些发现，我们得出结论，优化的
使用耦合张量多线性近似对大脑 3D 磁共振图像进行超分辨率重建
磁共振成像 (MRI) 是一种多功能医学成像方式，可在软组织之间提供出色的对比度。可以调整采集参数，以使这种对比度对各种组织特性敏感，例如质子密度以及纵向和横向弛豫时间（分别为 T 1 和 T 2 ）。MRI 采集包括使用各种电磁脉冲反复激发人体内质子，并从图像中获取少量傅里叶样本。然后通过逆傅里叶变换运算将频域中的观测值重铸到空间域。典型的 MRI 数据包括任意方向的 2D 或 3D 图像。后者具有两个平面内空间维度和切片方向的第三个空间维度，因此它们可以看作张量。然而，MRI 的采集时间相对较慢，通常需要几分钟的时间。这种技术限制会阻碍 3D 高分辨率图像的采集。为了避免这个缺点，超分辨率技术已被证明在许多情况下是有效的 [1]，[2]，[3]。它们包括从一个或多个低分辨率观测中恢复 3D 高分辨率图像。最近，有人提出使用深度学习从单个低分辨率观测中恢复高分辨率图像 [4]，[5]。然而，对于小病变，最好考虑多个观测以用于图像的诊断。这些观测可以合并到融合模型中，从而提供比单独处理更多的信息 [6]。使用融合范式避免了依赖外部患者数据库来获取先验信息。因此，在剩下的文章中，我们将重点关注从多个观测中进行超分辨率重建的问题，也称为多帧超分辨率。
利用可调低损耗超导电路进行量子信息处理
最有前途的量子信息处理平台可能是基于代表量子位的超导电路的电路 QED 架构。这些电路必须以低损耗制造，以便尽可能长时间地保留量子信息。我们开发了制造工艺，实现了超过 100 µ s 的最先进相干时间。通过研究量子比特弛豫时间的波动，我们发现损耗的主要来源是寄生两级系统。利用我们的高相干电路，我们实现了基于固定频率量子位和频率可调耦合器的量子处理器。可调耦合器是集总元件 LC 谐振器，其中电感来自超导量子干涉装置 (SQUID)。通过对耦合器频率进行参数调制，我们实现了保真度为 99% 的受控相位门。利用该设备以及另一个类似的设备，我们演示了两种不同的量子算法，即量子近似优化算法和密度矩阵指数。在我们精心校准的门的帮助下，我们实现了高算法保真度。此外，我们还研究了使用频率可调谐振器的参数振荡。此前，已通过调制两倍的谐振频率证明了退化参数振荡。我们利用这一现象实现了保真度为 98.7% 的超导量子比特的读出方法。我们通过调制多模谐振器的两个谐振频率之和证明了非退化参数振荡中的相关辐射。我们展示了振荡的经典特性与理论模型之间的出色定量一致性。此外，我们还研究了高达其谐振频率五倍的高阶调制。这些类型的参数振荡状态可用作连续变量量子计算的量子资源。
单晶合成及特性... - NSF-PAR
Si 24 是一种新型开放框架硅同素异形体，在环境条件下处于亚稳态。与间接带隙半导体金刚石立方硅不同，Si 24 具有接近 1.4 eV 的准直接带隙，为光电和太阳能转换设备带来了新机遇。先前的研究表明，Na 可以从高压 Na 4 Si 24 前体的微米级颗粒中扩散，在环境条件下生成 Si 24 粉末。值得注意的是，我们在此证明 Na 在大型 (~100 µm) Na 4 Si 24 单晶中保持高度移动性。在真空条件下轻轻加热 (10 -4 mbar，125 °C)，Na 很容易从 Na 4 Si 24 晶体中扩散出来，并可进一步与碘反应生成大型 Si 24 晶体，经波长色散 X 射线光谱测量，该晶体的硅含量为 99.9985 at%。 Si 24 晶体在 1.51(1) eV 处显示出尖锐的直接光学吸收边，带边附近的吸收系数明显大于金刚石立方硅。温度依赖性的电输运测量证实了从金属 Na 4 Si 24 中除去 Na 可得到 Si 24 的单晶半导体样品。这些光学和电学测量提供了对关键参数的深入了解，例如来自残留 Na 的电子供体杂质水平、减少的电子质量和电子弛豫时间。在块体长度尺度上有效除去 Na 和单晶 Si 24 的高吸收系数表明这种材料有望以块体和薄膜形式使用，并有望应用于光电技术。
感染 SARS-CoV 的运动员的长期心脏随访
摘要 目的尚不清楚 COVID-19 与精英水平的运动和锻炼的纵向后果和潜在相互作用。因此，我们确定了 SARS-CoV-2 感染与最高水平的运动和锻炼相互作用对心脏的长期有害影响。方法这项前瞻性对照研究包括来自终身参与高强度顶级运动和锻炼评估队列的精英运动员。感染 SARS-CoV-2 的运动员接受了结构化的额外心血管筛查，包括心血管磁共振成像 (CMR)。我们比较了感染和未感染的精英运动员的心室容积和功能、晚期钆增强 (LGE) 和 T1 弛豫时间，并收集了有关心脏不良事件、室性心律失常负担和停止运动生涯的随访数据。结果我们纳入了 259 名精英运动员（平均年龄 26±5 岁；40% 为女性），其中 123 人被感染（9% 有心血管症状），136 人为对照。我们发现功能和容积 CMR 参数没有差异。四名感染运动员（3%）表现出 LGE（其中一名可逆），而对照组中无人出现。在 26.7（±5.8）个月的随访中，所有四名运动员都恢复了精英水平的运动，没有室性心律失常增加或不良心脏重塑。没有感染的运动员报告新的心脏症状或事件。大多数人（n=118；96%）仍参加精英水平的运动；没有人因 SARS-CoV-2 而终止运动生涯。结论这项前瞻性研究证明了 SARS-CoV-2 感染后恢复精英水平运动的安全性。与 SARS-CoV-2 感染和精英水平运动相关的中期风险似乎很低，因为恢复精英运动不会导致有害的心脏影响或临床事件增加，即使在四名患有 SARS-CoV-2 相关心肌受累的精英运动员中也是如此。
“观察共振荧光中过去和未来量子态之间的干扰”的补充信息
完整的实验装置如图 S1 所示。超导量子比特遵循文献 [1] 中描述的“3D transmon”设计。单个铝制约瑟夫森结与蓝宝石衬底上的两个 0.4 x 1 毫米天线相连，嵌入空的铝块腔中，固定在稀释制冷机的 20 mK 基温下。transmon 芯片采用电子束光刻、双角蒸发和氧化工艺制成隧道结。光谱测量得出量子比特频率 ν q = 5 . 19 GHz，与下一个跃迁相差非谐性 α/ 2 π = 160 MHz。测得的弛豫时间为 T 1 = 16 µ s，拉姆齐时间为 T 2 = 10 . 5 µ s。读出和驱动脉冲由微波发生器产生的两个连续微波音调的单边带调制产生，微波发生器分别设置在 ν c 0 + 62 . 5 MHz 和 ν q + 62 . 5 MHz，其中 ν c 0 = 7 . 74 GHz 是高功率下的腔体频率（图 S3.a）。调制是通过将这些连续波与 62.5 MHz 的脉冲正弦信号混合来完成的，后者由 4 通道泰克任意波形发生器的两个不同通道合成。所有源均由原子钟同步。两个脉冲合并并通过输入线发送到腔体的弱耦合输入端口，输入线在稀释制冷机的各个阶段用低温衰减器进行滤波和衰减，确保进入设备的热激发可以忽略不计。在静止阶段 (850 mK) 使用商用 (来自 K&L) 低通净化滤波器，截止频率为 12 GHz，而在基准温度下插入自制低通滤波器，该滤波器由封闭在装有 Eccosorb 的红外密封盒中的微带线组成。请注意，图 S1 中表示为“反射探针”的类似线已用于现场估计腔体输入和输出耦合率 Γ a,b = γ a,b
利用分子纳米磁体进行量子兰道尔擦除......
虽然这个极限（称为兰道尔极限）已被证明适用于各种经典系统，但没有确凿的证据证明它可以扩展到量子领域，在量子领域，离散能量本征态的量子叠加取代了连续谱中的热涨落。在这里，我们使用分子纳米磁体晶体作为自旋存储设备，并表明兰道尔极限也适用于量子系统。与其他经典系统相比，由于可调的快速量子动力学，该极限是有边界的，同时还能保持快速操作。这一结果探索了量子信息的热力学，并提出了一种利用量子过程增强经典计算的方法。虽然用理想二元逻辑门（例如 NOT）执行的计算没有最低能量耗散限值 5,6，但在存储设备中执行的计算却有。原因在于，在前者中，位仅仅是在状态空间中等熵地移动，而在后者中，最小操作（称为兰道尔擦除）需要重置存储器，而不管其初始状态如何。让我们看看这种擦除如何应用于经典的 N 位寄存器（图 1(a，左)）以及兰道尔极限是如何产生的。在第一阶段，寄存器的每一位都处于确定的状态“0”或“1”，通过降低势垒和通过温度波动的作用来探索两个二进制状态。相空间的这种加倍伴随着每位的熵产生∆S=kBln2。在第二阶段，需要做功 W ≥ T∆S 来将寄存器的熵和相空间减少到它们的初始值。只有当这种减少以可逆的方式进行时，才能达到极限 W=T∆S。这可以通过使用准静态无摩擦系统来实现，即在比其弛豫时间 τ rel 更慢的时间尺度上，从而避免不必要的记忆和滞后效应。因此，相对于系统相关的 τ rel ，慢速（快速）操作通常与较低（较高）的耗散相关。