项目概述:纳米结构化人造材料(光子晶体和光学元面积)中线性和非线性光 - 物质相互作用的实验和理论研究,在寻找光子学中的新功能。涉及的某些物理现象是半导体不透明区域的谐波产生,金属等离子波的激发,导电氧化物和拓扑表面波。的目的是最大程度地提高非线性跨膜对新的纳米光器设备的潜在影响,例如多频发生器,紫外线中扩展的可调发射器和光学传感器,所有纳米材料和非线性光学的互连场均具有。选定的候选人将致力于进行理论和实验任务组合的新型纳米光结构的设计和测量:开发数值模拟,设置新的实验设置并在实验上证明纳米结构的光学特性。参加了美国,意大利或澳大利亚著名研究小组的国际合作和国际实习。参加国家和国际会议。成为我们研究小组的一部分,与其他从事非线性光学,非线性动力学和激光领域的学科的博士学位学生保持联系,在国际层面上良好认可。
我们概述了两种一般的理论技术,用于模拟Polariton量子动力学和光谱,在由Helestein-Tavis-Cummings(HTC)模型Hamiltonian描述的集体耦合方案下。第一个利用了HTC Hamiltonian的稀疏性,这使人们可以将代理北极星汉密尔顿的成本降低到状态矢量的状态数量,而不是二次顺序。第二个正在应用众所周知的Chebyshev系列扩展方法进行量子动力传播,并将它们应用它们模拟HTC系统中的Polariton动力学,从而允许人们使用更大的时间步骤进行繁殖,并且只需要对Palliton Hamiltonian对国家Vectors进行载体的递归操作。这两种理论方法是通用的,可以应用于任何基于轨迹的非绝热量子动力学方法。我们将这两种技术应用于先前开发的lindblad最佳密度矩阵(L -PLDM)方法,以模拟HTC模型系统的线性吸收光谱,均具有不均匀的位点能量能量障碍以及偶极性方向疾病。我们的数值结果与以前的分析和数值工作非常吻合。
可靠、确定性地生产值得信赖的高质量单光子是离散变量光学量子技术的关键组成部分。对于基于单光子的完全纠错量子计算系统,估计需要光子源以超过 1 GHz 的速率产生可靠的光子流 (Vigliar 等人,2021)。光子复用是一种潜在的解决方案,其中低概率源与交换网络相结合,将成功的生产事件路由到输出,但需要极快的单光子切换和超低的损耗率。在本文中,我们研究了开关元件的具体属性,并提出了一种新设计,该设计利用了常见开关元件(例如导热垫)的一般单向属性。通过将多个开关引入基本的时间复用设备,我们可以在以更快的速率泵送的多路复用源中使用慢速开关元件。我们在多个错误通道下对这种设计进行建模,并表明预期性能现在受到集成光子芯片组内光波导的固有损耗率的限制。虽然开发的设计没有达到必要的 1 GHz 光子速率,但我们展示了当底层技术改进时可能变得有用的设计元素。
摘要:Terahertz(THZ)波在6G/7G通信,传感,非促进检测,材料调制和生物医学应用中表现出了有希望的前景。随着高功率THZ源的发展,投资了越来越多的非线性光学效应,并且投资了THZ诱导的非线性光学现象。这些研究不仅显示了电子,离子和分子的清晰物理图片,而且还提供了许多在感应,成像,通信和航空航天中的新型应用。在这里,我们回顾了THZ非线性物理学和THZ诱导的非线性光学现象的最新发展。本综述提供了一个概述和幻觉的示例,说明了如何实现强大的非线性现象以及如何使用THZ波来实现非线性材料调制。
摘要:Terahertz(THZ)波在6G/7G通信,传感,非促进检测,材料调制和生物医学应用中表现出了有希望的前景。随着高功率THZ源的发展,投资了越来越多的非线性光学效应,并且投资了THZ诱导的非线性光学现象。这些研究不仅显示了电子,离子和分子的清晰物理图片,而且还提供了许多在感应,成像,通信和航空航天中的新型应用。在这里,我们回顾了THZ非线性物理学和THZ诱导的非线性光学现象的最新发展。本综述提供了一个概述和幻觉的示例,说明了如何实现强大的非线性现象以及如何使用THZ波来实现非线性材料调制。
具有计算机科学背景或具有对计算方法感兴趣的化学工程背景的学生。这些项目将在由Marina Micari博士(SNSF Ambizione集团负责人)领导的研究小组内进行,由ISIC高级分离实验室主持)。研究小组致力于为可持续工业应用的气体分离过程设计和优化。主要的研究重点是从直接空气捕获到集中点源的多种应用的碳捕获过程。,当应用于大规模分离过程时,我们对了解当前在实验室规模上开发的新型材料(膜和吸附剂)的影响特别感兴趣。为此,我们使用高级数学建模工具和多目标优化算法。请通过电子邮件(marina.micari@epfl.ch)直接申请,包括简短的动机,简历和记录笔录。项目从2024年9月开始。
metasurfaces由于使用定期布置的纳米结构,可以随意调节电磁波,因此为下一代光学设备打开了通往下一代光学设备的门。然而,元时间通常具有固定的纳米结构几何形状的静态光学响应,这通过替换常规的光学组件来实施向技术的过渡带来挑战。为了解决此问题,液晶(LCS)已被积极地用于使用可调节的双折射物实时设计可调的跨面。在这里,我们回顾了有关LC可调式元面的最新研究,这些研究被归类为波前调整和光谱调整。与对可调式跨面的众多评论相比,该评论深入探讨了LC集成的元整日的最新发展。在这篇综述结束时,我们简要介绍了有关LC驱动的元信息的最新研究趋势,并提出了改善LCS的进一步说明。我们希望这篇评论能够加速新的和创新的LC-POW设备的开发。
量子模拟模仿一个量子系统与另一个人工组织的量子系统(即量子模拟器)的演化[1]。具有量子比特的数字量子模拟器可以对由各种粒子(如自旋、费米子和玻色子)组成的任意量子系统进行精确或近似编码,具体取决于粒子的性质。量子比特可以通过多种物理系统实现,如捕获离子[2,3]、核磁共振(NMR)[4,5]、超导电路[6,7]、量子点[8]和光子[9]。因此,无论模拟器的物理性质如何,我们都可以使用适当的量子比特编码协议用数字量子模拟器模拟任何量子系统。在各种多粒子量子系统中,玻色子系统被认为从数字量子模拟中受益匪浅。 Knill、Laflamme 和 Milburn (KLM) 证明后选择线性光学能够进行通用量子计算 [10]。此外,Aaronson 和 Arkhipov [11] 提出的玻色子采样也是证明量子器件计算优越性的有力候选者。玻色子采样问题被认为属于经典的难采样问题。受非相互作用玻色子系统计算能力的启发,提出了几种玻色子到量子比特编码 (B2QE) 协议,以使用数字量子计算机模拟玻色子问题 [12-18]。大多数研究直接使用 Fock 态的一元或二元量子比特表示作为量子比特编码协议,将玻色子产生和湮灭算子离散化。参考文献 [15] 提出了一种用于线性和非线性光学元件的数字量子模拟方法。参考文献[ 17 ] 基于文献 [ 19 ] 开发的玻色子-量子比特映射,使用 IBM Quantum 模拟了束分裂和压缩算子。所需资源(例如量子比特和门的数量)因编码协议而异。文献 [ 18 ] 比较了不同编码协议之间的资源效率。在本文中,我们结合 Shchesnovich [ 20 ] 分析的玻色子-费米子对应关系和费米子到量子比特编码 (F2QE) 协议 [ 21 , 22 ],提出了一种替代的多玻色子数字模拟方法。具体而言,我们的协议将玻色子态转换为具有内部自由度的费米子态,然后通过 F2QE 协议(Jordan-Wigner (JW) 变换)将其转换为量子比特态。在我们的模拟模型中,具有 M 个 N 量子比特束的量子电路可以模拟 M 模式下 N 个玻色子的数量守恒散射过程。我们的协议总结如图 1 所示。我们的协议最显著的优势是,它可以使用量子比特数的直接扩展来有效地模拟非理想的部分可区分玻色子,即具有内部自由度的玻色子。作为概念证明,我们使用我们的协议生成了 Hong-Ou-Mandel (HOM) 倾角 [ 23 ]。HOM 效应在光量子系统中非常重要,它为线性光量子计算系统中的逻辑门提供基本资源。参考文献 [ 24 ] 讨论了 HOM 效应与基于量子比特的 SWAP 测试之间的正式联系。为了模拟 HOM 倾角,我们需要一种方法来为光子添加内部自由度。在我们的例子中,通过将量子比特数增加两倍就可以轻松实现,这表明我们的协议适合模拟部分可区分的玻色子。我们使用 IBM Quantum 和 IonQ 云服务验证了电路的有效性。本文结构如下:第 2 部分介绍我们的数字玻色子模拟协议。在回顾了玻色子-费米子变换协议之后,我们展示了如何将此变换与 JW 变换相结合进行数字玻色子模拟。在第 3 部分中,我们将模型应用于 HOM 倾角实验。我们用一个八量子比特电路模拟双光子部分区分性。最后,第 4 部分总结我们目前的工作并讨论其未来可能的扩展。
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