摘要 超导量子干涉装置 (SQUID) 传感器用于感测各种物理量的变化,这些变化可转化为穿过 SQUID 环路的磁通量的变化。我们开发了一种新型 SQUID 阵列直流电流传感器。该装置基于一系列相同的直流 SQUID 阵列。要测量的输入信号电流紧密但不均匀地耦合到 SQUID 阵列元件。选择耦合到各个阵列元件的输入信号,以便获得单值、非周期性的总电压响应。可以避免或补偿会影响传感器电压响应的各个 SQUID 中的磁通偏移。我们介绍了用于直流 (SQUAD) 电流传感器的 SQUID 阵列电流传感器性能的模拟和实验结果。对于 L In < 3 nH 的输入电感,在 0–25 Hz 的测量带宽内实现了 < 1 nA 的直流电流分辨率。
宇宙的起源笼罩在神秘之中。观测表明,宇宙诞生于一次大爆炸,其中时空几何和表征物质的物理量(密度、压力、温度等)似乎变得奇异,有关介绍请参见例如 [ 1 , 2 ]。人们普遍认为,解决这些奇点需要将广义相对论和量子理论协调为一致的量子引力理论。应对这一挑战应该为正确理解宇宙瞬间 τ = 0 究竟“发生了什么”铺平道路,并回答大爆炸是否代表真正的开始,或者我们宇宙的历史是否延伸到可能无限的过去的问题。在本文中,我希望概述一种解决初始奇点问题的方法,该方法的动机是爱因斯坦理论及其(超对称)推广与某些无限维对偶对称性以及双曲 Kac-Moody 代数 e 10 之间的神奇联系。主要观察是性质
量子角度生成器 (QAG) 是一种全新的全量子机器学习模型,旨在在电流噪声中间尺度 (NISQ) 量子设备上生成精确的图像。变分量子电路构成了 QAG 模型的核心,并评估了各种电路架构。结合所谓的 MERA 上采样架构,QAG 模型获得了出色的结果,我们对这些结果进行了详细的分析和评估。据我们所知,这是量子模型首次获得如此精确的结果。为了探索模型对噪声的稳健性,进行了广泛的量子噪声研究。本文证明了在物理量子设备上训练的模型可以学习硬件的噪声特性并生成出色的结果。经验证,即使训练期间量子硬件机器校准变化高达 8% 也可以很好地容忍。为了演示,该模型被用于高能物理学中不可或缺的模拟,以测量粒子能量,并最终在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机上发现未知粒子。
光子晶体光纤 (PCF)(一种沿其长度方向具有复杂空心通道阵列的细玻璃丝)自 20 世纪 90 年代问世以来,开创了线性和非线性光纤光学的新时代。除了可以前所未有地控制色散和双折射之外,它们还可以用于实心玻璃和空芯。它已出现许多应用,例如:通过压力可调色散,充气空芯 PCF 可以巧妙地将脉冲压缩为单周期持续时间,并支持一系列独特的可调深紫外和真空紫外光源;手性 PCF 具有圆和拓扑双折射特性,可支持光学涡旋,在某些情况下还支持强圆二向色性;光学捕获在空芯 PCF 内部的微粒可用于以高空间分辨率感测物理量;实芯PCF中的强光机效应允许在几GHz重复率下实现稳定的时间调制高次谐波锁模。
在经典信息和通信技术中,信息的基本单元是代表0或1的二进制数字(或位)。叠加允许单个量子位(或值)表示在之间的0、1或任何值,从而使量子系统可以并行处理更多信息。此外,纠缠在量子位之间创造了很强的相关性,使它们可以一起工作并有效地解决某些复杂计算的速度要比最强大的超级计算机快得多。量子技术,从而利用了量子位的独特属性,以收集,处理和传输信息远远超出了使用当今古典技术所能实现的目标(见图1)。量子传感衡量物理量,例如时间,磁场和光度,并具有前所未有的灵敏度和精度。量子计算有望解决当今最先进的计算机具有挑战性甚至棘手的问题。量子通信使用粒子的量子特性来编码和传输信息,从而使互连的量子传感和计算设备的网络并增强数字安全性。
摘要。我回忆了与约翰·贝尔关于量子力学中现实的讨论。我想向读者介绍贝尔对现实的看法,这对他来说是一个自然的科学家立场。贝尔强烈反对“量子跳跃”,并坚持在量子力学的表述上要清晰,他以严肃和机智的方式宣布“禁言”——两者都是典型的贝尔特征——成为了传奇。我将总结贝尔型实验和大自然的反应,并讨论贝尔的工作对所考虑的物理量、真实实体和非局域性概念的影响。随后,我还解释了一种对量子态含义的完全不同的看法,即信息理论方法,重点关注布鲁克纳和泽林格的工作。最后,我想扩大现实讨论的范围,并将其与“虚拟性”概念进行对比,与量子场论中出现的虚拟粒子的含义进行对比。我将用自己的一些想法来结束这篇论文,这篇论文更像是一篇历史文章而不是一篇哲学文章。
缩小尺寸是人们追求的目标。不幸的是,现实情况并非如此。确实,没有什么可以阻止人们缩小设备组件的尺寸,从而使设备变小。但是,缩小许多物理量会产生严重的物理后果。本文将介绍微机电系统 (MEMS) 中可用的缩放机制。它是一种技术,其最一般的形式可以定义为使用微加工技术制造的微型机械和机电元件(即设备和结构)。MEMS 设备的关键物理尺寸可以从尺寸谱下端的远低于 1 微米一直到几毫米不等。同样,MEMS 设备的类型可以从相对简单的没有移动元件的结构到具有多个移动元件的极其复杂的机电系统,这些元件受集成微电子控制。MEMS 的一个主要标准是至少有一些元件具有某种机械功能,无论这些元件是否可以移动 关键词 — 集成电路 (IC);MEMS;缩放。
摘要 量子理论为描述量子物质的平衡性质提供了一个广泛的框架。然而,量子模拟器中的实验现在已经开辟了一条超越这一平衡范式的量子态生成途径。虽然这些状态有望表现出不受平衡原理约束的性质,例如微正则系综的先验概率相等,但确定非平衡量子动力学的一般性质仍然是一项重大挑战,尤其是考虑到缺乏自由能等传统概念。动态量子相变理论试图通过将相变概念提升到相干量子实时演化来识别这些一般原理。这篇评论为该领域提供了教学介绍。从封闭量子多体系统中非平衡动力学的一般设置开始,我们给出了动态量子相变的定义,即时间上的相变,物理量在关键时刻变为非解析的。我们总结了所取得的理论进展以及首次实验观察,并进一步展望了主要的未决问题以及未来的研究方向。
相应的 Bethe 方程;后者通常难以求解。因此,尽管这些模型是“精确可解的”,但通常仍需要付出大量努力来明确计算感兴趣的物理量。量子计算机有望解决各种迄今难以解决的问题 [5,6]。这些问题包括分子和固态环境中多体系统的量子模拟 [7,8]。人们很自然地会问,量子计算机是否也能帮助解决计算量子可积模型感兴趣的物理量的问题。虽然求解 Bethe 方程仍然是一个有趣的开放性挑战 [9],但最近一个重要的进展是发现了一种用于构造精确特征态的有效量子算法 [10]。该算法可能用于明确计算相关函数,否则这是无法实现的。可积模型还可以通过为量子模拟器提供试验台来影响量子计算。尽管人们正在大力开发近期算法,如变分量子特征值求解器 (VQE) [ 11 , 12 ],以解决多体问题,但目前尚不清楚 VQE 是否能够在近期硬件上实现量子优势。另一方面,在容错量子计算机上获得一般模拟问题的量子优势被认为在量子资源方面成本极其昂贵 [ 13 – 15 ]。在嘈杂的中型量子时代 [ 16 ] 之后,早期量子计算机的可积模型的另一个好处是,它们的经典可解量可用于验证和确认目的。因此,研究特殊类别的问题(如可积模型)以更早地展示量子优势是很自然的。关键的第一步是找到解决这类问题的量子算法并量化所需的资源。 [ 10 ] 中的算法适用于闭式自旋 1/2 XXZ 自旋链,它是 Bethe [ 1 ] 求解的模型的各向异性版本 [ 17 ],是具有周期性边界条件的量子可积模型的典型例子。将量子可积性扩展到具有开放边界条件的模型也很有趣且不平凡,参见 [ 18 – 21 ] 和相关参考文献。在本文中,我们制定了一个量子算法,用于构造具有对角边界磁场的开放自旋 1/2 XXZ 自旋链的精确本征态,这是具有开放边界条件的量子可积模型的典型例子。长度为 L 的链的(铁磁)哈密顿量 H 由下式给出
许多量子计算和通信协议 ( 1, 2 ) 的一个关键要求是将特定的光量子态作为信息处理的资源。下面,我们将关注传播光束的量子态,它可以通过光子计数或零差检测来分析,零差检测测量信号态与具有相对相位 θ 的强参考光束之间的干涉。这可以测量一个称为电场“正交分量”的物理量,与算符 ˆ x θ = ˆ xcosθ + ˆ psinθ 相关,其中 ˆ x 和 ˆ p 是正则共轭场可观测量。算符 ˆ x 和 ˆ p 类似于粒子的位置和动量,它们通常被称为“量子连续变量”(QCV)。根据海森堡不等式,它们不能以无限的精度同时确定,所以一般不能为电场定义一个适当的相空间密度Π(x, p)。然而,可以定义一个准分布W(x, p),称为维格纳函数,其边际函数产生概率分布P(xθ)。通过测量几个θ值的分布P(xθ),可以重建维格纳函数;这个逆过程称为量子层析成像(3)。