摘要 — 捕获离子 (TI) 是构建嘈杂中型量子 (NISQ) 硬件的主要候选者。TI 量子比特与超导量子比特等其他技术相比具有根本优势,包括高量子比特质量、相干性和连通性。然而,当前的 TI 系统规模较小,只有 5-20 个量子比特,并且通常使用单个陷阱架构,这在可扩展性方面存在根本限制。为了向下一个重要里程碑 50-100 量子比特 TI 设备迈进,提出了一种称为量子电荷耦合器件 (QCCD) 的模块化架构。在基于 QCCD 的 TI 设备中,小陷阱通过离子穿梭连接。虽然已经展示了此类设备的基本硬件组件,但构建 50-100 量子比特系统具有挑战性,因为陷阱尺寸、通信拓扑和门实现的设计可能性范围很广,并且需要满足不同的应用资源要求。为了实现具有 50-100 个量子位的基于 QCCD 的 TI 系统,我们进行了广泛的应用驱动架构研究,评估了陷阱大小、通信拓扑和操作实现方法等关键设计选择。为了开展研究,我们构建了一个设计工具流,该工具流以 QCCD 架构的参数作为输入,以及一组应用程序和真实的硬件性能模型。我们的工具流将应用程序映射到目标设备上并模拟其执行以计算应用程序运行时间、可靠性和设备噪声率等指标。使用六个应用程序和几个硬件设计点,我们表明陷阱大小和通信拓扑选择可以将应用程序可靠性影响多达三个数量级。微架构门实现选择将可靠性影响另一个数量级。通过这些研究,我们提供了具体的建议来调整这些选择,以实现高度可靠和高性能的应用程序执行。随着业界和学术界努力构建具有 50-100 个量子比特的 TI 设备,我们的见解有可能在不久的将来影响 QC 硬件并加速实用 QC 系统的进程。
当今世界对清洁能源的需求超过了供应。这使得清洁能源(如聚变)越来越受到决策者、投资者和广大公众的关注。原则上,聚变每千克燃料产生的能量是裂变的四倍,是燃烧石油和煤炭的近四百万倍。目前国际社会对这种清洁能源的承诺水平使我们更接近聚变能源。一个典型的例子是 ITER,它是世界上最大的聚变实验,它联合了来自 35 个国家的科学家,旨在实现自持聚变反应并展示可观的能量增益。建设正在进行中,一旦完成,ITER 有望开启聚变能源发展的下一阶段,示范聚变发电厂(称为 DEMO)旨在首次从聚变中发电。国际原子能机构处于 DEMO 开发的前沿,促进国际协调并分享世界各地项目的最佳实践。国际原子能机构鼓励对 DEMO 的讨论,并推动广泛的国际对话,以克服高度技术挑战并使聚变能成为现实。国际原子能机构出版的科学期刊《核聚变》见证了该组织对聚变研究的承诺。它是世界上历史最悠久、最权威的聚变期刊。该出版物是对之前发行的《聚变物理学》的补充,描述了磁聚变技术的广泛领域,从等离子体加热和电流驱动到聚变中子学和材料和组件,再到真空泵送和燃料,再到氚处理和氚工厂。
Exxelia 是一家复杂无源元件和精密子系统制造商,专注于高要求的终端市场、应用和功能。Exxelia 产品组合包括各种电容器、电感器、变压器、电阻器、滤波器、位置传感器、滑环和高精度机械零件,服务于航空航天、国防、医疗、铁路、能源和电信等众多领先的工业领域。
有限的标签许可证该产品是开发和出售的,专门用于研究目的,仅用于体外使用。尚未对产品或其任何单个成分进行测试,用于诊断或药物开发,不适合用于人类或动物。该产品的购买者被授予有限的,不可转让的权利,仅将购买的产品仅用于内部研究目的,以造成购买者的唯一利益。买方不能出售或以其他方式转移(i)本产品(ii)使用此产品或其组件制成的材料或(iii)将其组件或其组件制成的材料或以其他方式使用本产品,其组件或使用此产品或其组件制成的材料或材料出于商业目的。该产品仅用于内部研究目的,不适用于任何形式的商业目的。“Commercial purposes” includes any activity for which a party receives consideration and may include, but is not limited to, (1) use of the product or its components or derivatives in manufacturing, (2) transfer or sale of vectors made with the product or components or derivatives of the product, (3) use of this product or components or derivatives of the product made therefrom to provide a service, information, or data to a third party in return for a fee or other考虑,或(4)转售该产品或其组件或衍生物,无论是该产品或其组件或衍生物是否都转售用于研究中。如果购买者不愿意接受此有限使用声明的局限性,则Biodynami愿意接受全额退款的产品退货。有关获得额外权利的信息,请联系support@biodynami.com Biodynami 601 Genome Way,Huntsville,Alabama,Alabama 35806,美国,https://biodynami.com支持@ biodynami .com .com
磁感应正在成为一种支持各种应用的新兴技术。代表性用例包括高精度姿势跟踪、人机交互和触觉感应。该技术使用多个 MEMS 磁力计来捕捉近距离变化的磁场。然而,磁力计易受现实世界干扰,如硬铁和软铁效应。因此,用户需要频繁执行繁琐而冗长的校准过程,严重限制了磁跟踪的可用性。为了消除/减轻这一限制,我们提出了 MAGIC(磁力计自动校准),这是一个系统框架,可自动校准 MEMS 磁力计阵列的软铁和硬铁干扰。为了最大限度地减少用户干预的需要,我们引入了一个新颖的自动触发模块。与传统的手动校准方法不同,MAGIC 以最少的用户注意力实现了卓越的校准性能(例如,用于跟踪应用)。通过实证研究,我们发现 MAGIC 也会产生边际开销和成本,例如总能源成本为 0.108 J。
神经元产生电信号,通过突触传输到其他细胞。首先,动作电位 (AP) 到达突触间隙(图 1 中的步骤 1),在那里它将通过神经递质传输化学信息(图 1 中的步骤 2),从而产生突触后电位 (PSP) 和局部电流(图 1 中的步骤 3)。PSP 将产生电流接收器并传播直到细胞体以产生电流源(图 1 中的步骤 4)。因此,PSP 会产生一个由负极(即接收器)和正极(即源)组成的电偶极子。该偶极子将产生初级(细胞内)电流和次级(细胞外)电流。M/EEG 信号来自突触后电位。更具体地说,M/EEG 信号来自大量同步神经元活动的空间和时间总和。但 MEG 和 EEG 之间存在显著差异。首先,就信号本身而言,MEG 信号主要由树突水平的 PSP 产生的细胞内电流引起,细胞外电流较少;EEG 信号对应于电位差,主要由细胞外电流引起。其次,就对偶极子方向的敏感性而言,EEG 对径向电流(位于脑回水平的活动)和切向电流(在脑沟内产生)都很敏感,尽管它具有
I. 总结 3 II. 介绍:3 II.1 宏观系统视角 3 II.2 新范式的必要性:5 II.3 计算中的能源效率 6 II.4 机遇 7 II.5 能源消耗的关键作用 8 III. 多铁性和磁电性 10 III.1 磁电耦合的对称性和基本原理 11 III.2 多铁性和磁电材料 11 III.3 创建多铁性和磁电材料的途径 12 III.4 作为模型多铁性的铋铁氧体 13 III.5 铋铁氧体中的化学取代 16 III.6 化学和弹性相平衡 17 III.7 其他物理现象 19 III.8 理论研究 20 III.9 多铁性中的畴和畴壁 21 IV.磁电耦合 24 IV.1 磁电耦合和异质结构 24 IV.2 混合磁态和纳米复合材料的电场控制 29 IV.3 通过界面交换耦合实现磁取向的电场控制 31 IV.4 磁态的电场控制 33 V. 基于多铁性的超低功耗逻辑存储器设备 34 VI. 高频应用 38 VII. 挑战与机遇 38 VIII. 致谢 41 IX. 参考文献 42
