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腔量子电动力学的量子工具箱
本论文描述了一种定制的腔量子电动力学 (QED) 工具箱，用于光学微柱中的量子点 (QD) 发射器。该工具箱是为 MATLAB® 开发的，它允许使用全腔 QED 模型或有效绝热哈密顿量来仅与 QD 子空间一起工作。该工具箱模拟连续和脉冲波状态下的输出强度、一阶和二阶相关性以及通量谱密度。结果表明，与完整模型相比，绝热模型降低了计算成本，并允许在 QD 和腔之间的弱耦合状态下执行精确的量子光学模拟。为了使近似结果令人满意，腔体的衰减时间必须比其他子系统（包括 QD 动力学和入射场）更快：QD 的 Rabi 频率必须比腔体的衰减率慢得多，而对于入射场，其演化必须比腔体中的光子寿命慢。这项工作还可以应用于 1-D 光子晶体波导和纳米腔中的激发偶极子等更一般的领域，并且可以推广到更复杂和更现实的系统。这包括各向异性中性量子点的描述（由 3 级系统描述）或具有自旋自由度的带电量子点（由 4 级系统建模），同时考虑腔体和输入/输出场的极化自由度。
使用...
混合旋转机械设置为量子科学和技术提供了多功能平台，但是改善自旋光子以及此类系统的自旋旋转耦合仍然是一个至关重要的挑战。在这里，我们提出并分析了一种实验可行且简单的方法，用于指数增强在混合机械设置中仅使用线性资源（仅使用线性资源）在混合自旋机械设置中的旋转声和介导的自旋旋转相互作用。通过用时间依赖的泵调节机械悬臂的弹簧常数，我们可以将可调且非线性（两频）驱动器获取到机械模式，从而扩大机械零点的波动并直接增强自旋量耦合。此方法允许自旋机械系统从弱耦合方案驱动到强耦合方案，甚至是Ultrastrong耦合方案。在色散状态下，该方法产生了遥远固态旋转之间声子介导的自旋旋转相互作用的大大增强，通常比没有调节的大两个数量级。为例，我们表明，即使在存在大量耗散的情况下，提议的方案也可以应用于具有高保真度的多个旋转状态。
量子和经典贡献费尔米金和玻色子高斯系统的熵产生
如前所述，熵产生（表征热力学过程的不可逆性的关键数量）与系统自由度及其热环境之间的相关程度的产生有关。这就提出了一个问题，即这种相关性是否具有分类或量子性质，即，是否可以通过对相关自由度的局部测量来访问它们。我们通过考虑费米子和玻色症高斯系统来解决这个问题。我们表明，对于费米子，熵产生主要是量子的，这是由于均衡超选择规则限制了一组物理允许的测量值，从而显着限制了经典可访问的相关性的数量。相比之下，在骨髓系统中，可以通过高斯测量访问更多的相关性。特别是在低温下量子的贡献可能很重要，但在高温限制中，熵产生对应于纯粹的经典位置 - 摩托明相关性。我们的结果表明，在熵产生的显微镜公式中，费米子和骨系统之间存在着关于存在量子到古典跨性别的重要区别。他们还表明，即使在弱耦合极限中，熵产生也可能主要是由量子相关性引起的，该耦合极限在状态种群的经典速率方程方面以及在低粒子密度极限中的描述，其中玻色子的传输性能和费米子的运输特性将其转化为经典颗粒的粒子。
真实孤子的观测
孤子是局部非线性波，可以像粒子一样传播和相互作用。理论研究表明，水波、光纤中的光脉冲、超导设备中的磁通量子和生物分子的相干激发等现象都可以是孤子。计算机模拟表明，在存在摩擦损耗机制、外部驱动力和热涨落等现实特征的情况下，可以形成孤子。孤子在这些情况下将存在足够长的时间，以至于成为波激发时间演化的重要特征。但孤子动力学的实验演示仍然很少。因此，最值得注意的是，Fujimaki, Nakajima 和 Sawada 1 以及 Wu, Wheatley, Putterman 和 Rudnick 2 最近发表的两篇展示真实系统中孤子的论文。Fujimaki 等人的工作。处理电子约瑟夫森传输线 (JTL) 上的孤子碰撞，该传输线长 1.8 毫米，由一系列 31 个离散约瑟夫森结（交错的超导层和绝缘层）组成。在 JTL 的连续版本中，约瑟夫森效应（超导电子穿过绝缘层）是由超导薄膜对之间的弱耦合引起的。这种重叠几何形状由粒子物理学家最初开发的正弦-戈登方程非常精确地建模。1962 年，Perring 和 Skyrme 证明这个非线性偏微分方程具有他们称之为“扭结”和“反扭结”的解，之后
计算和通信协同调度，实现无线边缘的及时多任务推理
摘要 — 在多任务远程推理系统中，智能接收器（例如，指挥中心）使用从多个远程源（例如，边缘传感器）接收的数据特征执行多个推理任务（例如，目标检测）。在这些系统中促进及时推理的关键挑战来自 (i) 源的计算能力有限，无法从其输入中产生特征，以及 (ii) 信道的通信资源有限，无法同时将特征传输到接收器。我们开发了一种新颖的计算和通信协同调度方法，该方法确定特征生成和传输调度，以最大限度地减少受这些资源限制的推理错误。具体来说，我们将协同调度问题表述为弱耦合马尔可夫决策过程，以基于信息时代 (AoI) 的及时性来衡量推理错误。为了克服其 PSPACE 难度，我们分析了该问题的拉格朗日松弛法，从而得出增益指标，用于评估每个潜在特征生成-传输调度操作的推理误差的改善。在此基础上，我们开发了一种最大增益优先 (MGF) 策略，我们证明，随着推理任务数量的增加，该策略对于原始问题而言是渐近最优的。实验表明，MGF 相对于不同任务、渠道和来源的基线策略获得了显着的改进。
JHEP08（2021）156
近年来，有人提出量子信息理论和重力理论具有深厚的联系。量规/重力二元性在一个较高的维度中显示出强耦合量子场理论（QFTS）和弱耦合重力理论之间的等效性[1-3]，为我们提供了一种强大的工具。因此，量子信息理论考虑在量规/重力双重性和量子重力的研究中提供了各种有用的观点。一个例子是ryu-takayanagi（RT）公式[4-6]，它连接了双时空中的Codimension-2最小表面的面积和边界QFT的纠缠熵。RT公式已被推广到Rényi熵[7，8]，高阶重力理论[9-11]和具有量子校正的病例[12，13]。名为“复杂性”的量子信息中的其他数量，该信息根据将一个状态转换为另一种状态的量子电路的大小来测量两个状态的差异，在重力和黑洞物理学方面也得到了广泛的研究[14-19]。从一般的角度来看，复杂性是量子状态之间的一种“距离” [20]。除了复杂性外，状态之间距离之间还有其他几种不同的度量，这些度量被广泛用于量子信息[21，22]。例如，给定两个密度矩阵ρ和σ在同一希尔伯特空间中，两个距离家族在量子信息理论中广泛使用。第一个是基于实现的
通量量化超引力中的拓扑 QBits
M 膜。引人注目的是，量子引力研究（例如 [ 77 ]）为解决这一系列可能阻碍实践进步的理论问题提供了潜在的解决方案。超引力（SuGra）在局部超对称增强中显示出对强耦合相互作用一般理论的完善，其中强关联量子系统的动力学可以有用地映射到膜的涨落上（[ 8 ，§ 2]，因此工作标题为“M 理论” [ 7 ][ 8 ]）和高维 5 膜 [ 8 ，§ 3][ 25 ][ 26 ]，位于辅助高维时空内（11D SuGra [ 8 ，§ 1][ 24 ]），这种现象被称为全息对偶 [ 79 ]。例如，量子临界超导体的相变无法用传统的弱耦合（“微扰”）分析来解释，但通过这些引力 M 理论方法至少可以定性地理解 [ 33 ][ 21 ][ 22 ][ 31 ][ 6 ]（综述见 [ 50 ][ 79 ][ 48 ][ 32 ]）。如果没有一个实际的 M 理论/全息术公式，超越通常但不切实际的宏观重合膜数量的大 N 极限，就不可能得到更精确的定量结果。进一步发展 M 理论的进展停滞不前，但我们可能会注意到，经典超引力中已经存在的一个基本非微扰现象在这种背景下几乎没有受到关注，即“通量量子化”问题。我们发现这一点至关重要：
室温下电气可调的单极量子点
两级发射器与光腔耦合的两层发射器取决于与状态周围密度的相互作用[1]。与弱耦合方案形成鲜明对比的是，发射器表现出percell增强的自发发射[2,3]，发射异常的发射极强度g超过了发射机衰变速率（γ）和空腔损失速率（κ）与量子的量化量的量子和量子均与Emtrent的量子交换。它产生了光学响应中的狂犬病分裂，例如散射或光致发光（PL）光谱[4-8]。在这种强烈的耦合系统中，量子杂交状态的操作会诱导多种量子光学响应，从而导致量子光学设备的广泛应用[9-12]。在介电腔中，衍射量最大的模式体积分别需要高质量（Q）因子（Q）和低温才能实现强耦合，分别在κQ-1和γk b t之后[13-15]。高Q空腔导致发射极和腔之间的狭窄光谱重叠，即狭窄的呼声条件，以保持强耦合。这些约束显着构成了量子杂交状态的可控性，因此限制了强耦合方案中量子电动力现象的研究。最近，即使在室温下，由于其纳米级模式的体积，等离子腔的平台也达到了等离子和激子之间有效的强耦合[5,7,16]。
超导电路中的量子光学和波导量子电动力学
波导电路量子电动力学（波导电路 QED）研究一维超导电路与光物质的相互作用。在电路 QED 中，自然原子被由非线性约瑟夫森结组成的超导量子比特所取代，从而产生与真实原子一样的非谐波能谱。利用超导量子比特，可以研究量子光学现象，并达到由于与电磁场的弱耦合而难以用真实原子实现的新状态。波导 QED 中降维到一维会增加电磁场的方向性，从而减少损耗。在本论文中，我们首先介绍电路量化，为下一部分奠定基础，在下一部分中，我们将研究耦合到半无限传输线的 transmon（电荷不敏感的人工原子）。耦合到半无限波导的原子称为镜子前的原子，是所有附加论文的主题。我们接着总结论文 I 和论文 III 的主要结果：在论文 I 中，我们研究了耦合到半无限传输线的传输子的自发辐射，其中我们考虑了时间延迟效应。我们发现系统动力学在很大程度上取决于与传输线的耦合强度以及原子相对于电磁场的位置，从而导致 Purcell 效应或收敛到具有有限激发概率的暗态。在论文 III 中研究的高阻抗状态下，耦合到高阻抗传输线的传输子的性质发生了剧烈变化。它变得具有高反射性并与镜子一起产生自己的腔体，导致自发辐射动力学中出现腔体模式和真空 Rabi 振荡。
2024连贯的非谐性转移从物质到光...
抽象的光学非线性在几种类型的光学信息处理协议中至关重要。但是，使用常规光学材料实现相非线性所需的高激光强度代表了几个光子体制中非线性光学的挑战。我们引入了一种红外腔量子电动力学（QED）方法，用于在反射设置中对单个THZ脉冲的非线性相移，以输入功率为条件。功率依赖性相位在0的顺序上移动。1π只能使用仅几个µW输入功率的飞秒脉冲来实现。所提出的方案涉及少量的子带量子量井过渡偶极子，始终耦合到红外谐振器的近场。由于通过有效的偶极chiring机制从材料偶极向红外真空的频谱非谐度转移，该场演化是非线性的，该机制会瞬时从真空场中瞬时破坏量子孔的过渡，从而导致光子阻滞。我们开发了分析理论，该理论描述了印记非线性相位转移对相关物理参数的依赖性。对于一对量子井偶极子，相对于偶极转变频率和松弛速率的不均匀性，相位控制方案显示出可靠的。基于lindblad量子主方程的数值结果验证了材料偶极子填充到第二激励歧管的制度中的理论。与需要强烈的光 - 物质相互作用的常规QED方案相反，所提出的相位非线性在弱耦合方面最有效，从而增加了使用当前的纳米光电技术实现实验实现的前景。