我们报告了在 MgO 烟粉的开放体积内,正电子原子中 1 3 S 1 → 2 3 PJ 和 2 3 PJ → n 3 D / n 3 S 跃迁频率变化的测量结果。观察到的间隔大于相应的真空激发,但令人惊讶的是,跃迁到里德堡态受到的影响较小,并且能量变化与最终状态的主量子数 n 无关。我们将这些变化归因于 Ps 原子和 MgO 表面之间的共振相互作用,通过光谱重叠的 MgO 紫外 (UV) 光致发光吸收带介导。由于许多适用于 Ps 约束的绝缘材料表现出类似的宽带紫外吸收特性,观察到的现象对于光学诊断和激光冷却方案具有重要意义,这些方案与绝缘腔中高密度 Ps 集合的研究有关,包括 Ps 玻色-爱因斯坦凝聚态的生产。
我们用电磁捕获的原子离子晶体来表示量子比特或自旋,每个离子内的两个电子能级表现为有效量子比特或自旋 1/2 粒子。电子能级的具体选择取决于原子元素以及用于操纵和测量量子比特状态的所需控制场类型。这些量子比特状态对于执行量子信息处理的最重要特征是 (a) 能级寿命长且表现出出色的相干性,(b) 能级状态具有适当的强光学跃迁到辅助激发态,允许通过光泵浦进行量子比特初始化并通过荧光进行量子比特检测,以及 (c) 量子比特通过可外部控制和门控的相干耦合进行交互。这将原子种类限制为少数元素和量子比特/自旋态,这些元素和量子比特/自旋态要么被编码为具有射频/微波频率分裂的单个外电子原子的 S 1 / 2 超精细或塞曼基态(例如,Be + 、Mg + 、Ca + 、Sr + 、Ba + 、Cd + 、Zn + 、Hg + 、Yb + ),要么被编码为具有光频率分裂的单个或双外电子原子的基态和 D 或 F 亚稳态电子激发态(例如,Ca + 、Sr + 、Ba + 、Yb + 、B + 、Al + 、Ga + 、In + 、Hg + 、Tl + 、Lu + )。某些种类(例如,Ba + 、Lu + 、Yb + )具有足够长的 D 或 F 亚稳态激发态寿命,以在其超精细或塞曼能级中承载量子比特,并具有射频/微波分裂。
• 有机电子学和有机半导体电子结构的介绍。 • 问题解决环节:有机半导体材料电子能级的确定。 • 有机半导体中的电子传导和电荷传输。 • 问题解决环节:固态有机分子的电导率和迁移率计算。 • 有机场效应晶体管 (OFET) 器件的有机半导体。 • 问题解决环节:确定 OFET 器件特性和有机太阳能电池效率。 • 有机发光器件 - 工作原理和器件。 • 有机光伏:材料开发和器件制造的现状。 • 染料敏化太阳能电池 (DSSC):理论、制造和当前情景。 • 钙钛矿太阳能电池 (PSC):概述。
铁磁薄膜和化学吸附分子层之间的界面表现出各种有趣的现象。[1] 对这些所谓自旋界面的积极研究 [2,3] 始于分子或有机自旋电子器件的发展,最初主要集中在铁磁材料附近引起的分子层的变化。局域 HOMO-LUMO 电子能级的自旋相关展宽 [2,4,5] 和相关的自旋过滤效应 [6–8] 在理解有机自旋阀和其他有机自旋电子器件中起着关键作用。此外,在邻位分子中建立可检测的自旋极化开辟了一个与分子材料中磁序传播相关的新研究领域。这导致分子组成元素上存在磁二向色信号 [9] 或形成自旋序作为分子电子态能量的函数的非平凡振荡。 [10,11]
量子逻辑光谱 (QLS) 可用于缺乏合适电子能级结构来直接执行这些任务的原子和分子离子种类的内部状态制备和读出[1 – 4] 。原则上,通过使用“逻辑离子”(LI) 及其与共捕获的“光谱离子”(SI) 的运动耦合,QLS 可以控制任何离子种类。如参考文献 [1] 中所述,传统 QLS 协议有两个主要局限性。首先,它要求将离子冷却到接近运动基态。其次,它的读出效率与 SI 的数量不成比例,这可能会阻碍实现将量子逻辑原子钟扩展到多个离子所带来的更高的稳定性 [5] 。已经开发出使用重复量子非破坏 (QND) 测量来减轻这些影响的方法 [6 – 8] 。然而,由于电子结构不合适,应用它们可能不可行,重复测量会降低光谱探针的占空比。这里,我们演示了文献 [9] 中基于几何相位门提出的 QLS 方法
量子逻辑光谱 (QLS) 可用于缺乏合适电子能级结构来直接执行这些任务的原子和分子离子种类的内部状态制备和读出[1 – 4]。原则上,通过使用“逻辑离子”(LI) 及其与共捕获的“光谱离子”(SI) 的运动耦合,QLS 可以控制任何离子种类。如参考文献 [1] 中所述,传统 QLS 协议有两个主要局限性。首先,它要求将离子冷却到接近运动基态。其次,它的读出效率与 SI 的数量关系不大,这可能会阻碍将量子逻辑原子钟扩展到多个离子所带来的更高的稳定性[5]。已经开发出使用重复量子非破坏 (QND) 测量来减轻这些影响的方法[6 – 8]。然而,由于电子结构不合适,应用它们可能不可行,重复测量会降低光谱探针的占空比。在这里,我们演示了文献 [9] 中基于几何相位门提出的 QLS 方法
本文介绍了一种用于捕获离子的量子实验中磁场噪声的前馈补偿系统。该补偿系统在两个实验装置中实现,一个用于量子模拟,另一个用于精密光谱学。在这两个实验中,量子比特都被编码在一对捕获的 40 Ca + 离子的电子能级中。补偿系统用于抑制实验室中由 50 Hz 电源线引起的环境磁场噪声。基于磁场线圈和函数发生器的前馈系统采用一种简单的技术方法,以产生调制磁场。前馈补偿系统的工作原理是施加异相磁场,以破坏性地叠加离子位置的磁场噪声。对于函数发生器,使用可编程的 RedPitaya 板。在这项工作中,为该板开发了一个控制软件,允许补偿系统快速运行。此外,还开发了一个实验序列,其中离子量子比特被用作量化磁场噪声的传感器。该实验依赖于 CPMG π 脉冲序列。
摘要。按需修改高迁移率二维 (2D) 材料的电子能带结构对于需要快速调整固态器件的电和光响应的各种应用具有重要意义。尽管已经提出了电可调超晶格 (SL) 势来设计石墨烯中狄拉克电子的能带结构,但设计可以与光混合的新兴准粒子激发的最终目标尚未实现。我们表明,单层石墨烯中一维 (1D) SL 势的极端调制会在费米面附近产生阶梯状电子能级,从而导致以子带间跃迁 (ISBT) 为主导的光学电导率。一个特定的、可通过实验实现的平台由位于 1D 周期性元栅极顶部的 hBN 封装石墨烯和第二个未图案化的栅极组成,可产生强烈调制的静电势。我们发现,具有大动量且垂直于调制方向的狄拉克电子通过静电势的全内反射进行波导,从而产生具有几乎等间距能级的平坦子带。表面等离子体与电控 ISBT 的预测超强耦合是产生可用光学探测的极化子准粒子的原因。我们的研究为探索具有栅极可调电子能带结构的二维材料中的极化子开辟了一条途径。
量子力学的主要特征是不确定性原理、波粒二象性、能量量化和经典概率定律的修正。生物学关注的是自然系统如何运作——从理解遗传编码信息的复制方式,到获得复杂多步反应的机械模型。最近,研究人员一直在问,量子力学(通常是物理学的领域)是否也需要理解一些生物过程。这个领域包括理论和实验方面的有趣发展,以及多学科的讨论,本书记录了最新的进展。埃尔温·薛定谔在他著名的著作《生命是什么?》(薛定谔,1944 年)中指出,量子力学解释了生物及其细胞过程的稳定性,因为我们通过量子力学了解了分子的稳定性和结构。量子效应在化学系统的不同状态之间产生有时很大的能量间隙这一事实也很重要。电子能级之间的这种能隙使生物体能够捕获和存储光子从太阳携带的能量,并通过光诱导化学反应看到周围的世界。达维多夫在《生物学和量子力学》(Davydov,1982 年)中的观点是,量子力学与纯态孤立系统最为相关,因此对处于热平衡统计状态的生物系统意义不大。如果我们抛开量子力学是解释分子及其反应的性质所必需的这一事实——显然在从酶的作用到表型的遗传表达以及生物体构造的生化过程中都很重要——那么量子生物学就确定了
摘要:Schottky-Barrier-Far van der Waals(VDW)金属 - 半导体异质结构具有很大的潜力,可以克服具有出色设备功能的电子设备的接触电阻问题。然而,设计此类异质结构的长期挑战是在异性结界找到具有完美匹配的电子能级和带对齐方式的材料。为了应对这一挑战,我们提出了一种新型的VDW异质结构,由二维pentagonal pentagonal nigzenide(penta-nin 2)[ACS Nano 15,13539-13546-(2021)](2021)]和Biphenylene Network(BPN)(BPN)[Science 372,852-852-856)(2021-2021)(2021)(2021)在异质结界面的通道和金属电极材料。基于第一原理的计算,我们发现垂直堆叠的五角星2和bpn可以形成相应的异质结构,而晶格不匹配可忽略0.15%,并且它们的内在电子特征是良好的,形成了VDW接触。更有趣的是,我们表明,这种堆叠导致垂直界面处的无孔式伴侣P型触点,这表明横跨异质结的无电阻孔传输。与传统的基于五角大楼的VDW堆栈不同,异质结构和半导体通道的电子能带在异质结的横向界面处很好地对齐。这些结果表明,Penta-Nin 2 /BPN可能是开发低电阻和高速野外效应晶体管和光电设备的有前途的候选人。