近年来,非互易物理取得了迅速发展,其独特应用包括不受反向作用影响的信号传输或处理、手性网络和隐形传感[1]。通过破坏洛伦兹互易性,人们已经利用原子[2,3]、固体器件[4–12]和合成材料[13–19]实现了经典信息(即平均光子数)的单向流。同样,也可以实现量子光二极管或量子信息的单向流。事实上,人们已经证明了单光子及其量子涨落的非互易控制,例如单光子二极管[20,21]或循环器[22],以及单向光子阻塞[23,24],这为手性量子工程[25–28]提供了关键工具。然而,到目前为止,在经典和量子区域之间切换单个非互易装置的可能性,以及用非互易装置保护量子纠缠的可能性尚未被揭示。在这里,我们提出了如何在腔光力学(COM)中实现非互易量子纠缠,揭示其在传统设备中无法实现的独特性质。具有相干光运动耦合的 COM 设备 [29,30] 已广泛用于大质量物体的量子控制 [31 – 36],特别是 COM 纠缠 [37 – 45] 或 COM 传感器 [46 – 48]。最近,甚至在光和 40 公斤镜子之间也观察到了室温下的量子关联 [49] 。在这里,我们表明 COM 纠缠可以以高度不对称的方式进行操纵,并且由此产生的非互易纠缠具有反直觉的能力,可以保持其
JF Ensworth 和 MS Reynolds,“每部智能手机都是背向散射读取器:与蓝牙 4.0 低功耗 (BLE) 设备的调制背向散射兼容性”,IEEE RFID 会议 2015。
图 1 40 、70 和 90 处背向散射测量的图形演示 ............................................................................................. 5 图 2 光路布局,无背向散射(顶部)和有 90 背向散射(底部)............................................................................. 9 图 3 框图 ............................................................................................................................. 11 图 4 Aurora 校准曲线 ............................................................................................................. 12 图 5 Ecotech Aurora 4000(取下盖子) ............................................................................. 14 图 6 电池 ............................................................................................................................. 15 图 7 PMT ............................................................................................................................. 15 图 8 快门 ............................................................................................................................. 15 图 9 光源 ............................................................................................................................. 16 图 10 样品泵 ............................................................................................................................. 16 图 11 零泵 ............................................................................................................................. 17 图 12 零过滤器 .............................................................................................................
(https://maps.ccom.unh.edu/portal/apps/webappviewer/index.html?id=28df035fe82c423cb3517295d9 bbc24c#. 2021 年 12 月 10 日) ........................................................................................................................... 20 图 19:R/V Gulf Surveyor (http://ccom.unh.edu/facilities/research-vessels/rv-gulf-surveyor)。 .......... 21 图 20:RVGS 图,其中包含关键位置和拖曳点相对于船舶参考点的偏移(未按比例绘制)。 ............................................................................................................................. 21 图 21:安装了拖缆的 R/V Gulf Surveyor 甲板上的 Klein 4K-SVY 侧扫。 ............................................................................................. 23 图 22:具有声学阴影、距离尺度、第一次回波和水柱的典型 SSS 数据示例。 ........................................................................................................................................................... 24 图 23:带有集成表面声速探头的 Kongsberg EM2040P MBES。 (https://www.kongsberg.com/maritime/products/ocean-science/mapping-systems/multibeam-echo- sounders/em-2040p-mkii-multibeam-echosounder-max.-550-m/) ........................................................................... 25 图 24:安装在 R/V Gulf Surveyor 中心支柱上的 EM2040P(照片:NOAA 的 Patrick Debroisse 中尉)。 ........................................................................................................................................... 26 图 25:在 50m 范围内布置用于位置置信度检查的 SSS 线。 ........................................................................... 27 图 26:相对于 MBES 目标位置(红色)的 SSS 接触位置(蓝色)。 ......................... 28 图 27:地理参考框架和船舶参考框架中的接触位置误差。接触位置主要位于 MBES 位置的东面。 ......................................................................... 28 图 28:应用地图校正后的 SSS 接触位置。 ......................................................................... 29 图 29:应用地图校正后,在地理和船舶参考框架中看到的 SSS 接触位置 ............................................................................................................................. 29 图 30:测量区域,其中 60m 和 80m 线路平面图以红色显示。 ........................................................................... 30 图 31:掩盖马赛克(左)隐藏接触,透过马赛克(右)显示接触。 ...... 32 图 32:使用自动所有数据,显示应用增益和定位校正之前的所有线路的 SSS 马赛克。覆盖在 RNC 13283 上。...................................................................................................... 33 图 33:使用 Auto-All 数据可视化应用地图校正和 EGN 后的 SSS。....... 34 图 34:DTM(顶部)显示折射伪影,与 ping 数据(底部)中看到的伪影相同。...................................................................................................................................................................... 35 图 35:EM2040P MBES 数据的全覆盖 DTM............................................................................................................. 36 图 36:EM2040P 数据从天底滤波到 45º 后的 DTM。............................................................................. 37 图 37:EM2040P 以 300 kHz 和 50cm 分辨率收集的 MBAB。西北采集点在左侧,东南采集点在右侧。后向散射强度以分贝表示,默认比例为 10 到 -70dB。 ........................................................................................................................... 38 图 38:调整后的 NW MBES 数据可视范围为 -4 至 -28db.................................... 39 图 39:SSS 接触位置(左)和 MBES 假定的“真实”位置(右)。........................................ 40 图 40:应用地图校正后的 SSS 接触位置。原始 SSS 位置以绿色标记标注。............................................................................................................. 41 图 41:地图校正前(左)和地图校正后(右)的另一个示例,最初显示两条独立的龙虾笼线。............................................................................................. 41 图 42:应用地图校正后,两条 SSS 线之间的差异约为 7.5 米。红色框突出显示了沙波应重叠的区域。............................................................................. 42 图 43:NW 采集站点:叠加之前的 MBES(顶部)、SSS(中)和 MBES 后向散射(底部)。 ........................................................................................................................................................... 44 图 44:SE 采集点:叠加前的 MBES(顶部)、SSS(中间)和 MBES 背向散射(底部)。 ........................................................................................................................................... 45左侧为西北方向采集点,右侧为东南方向采集点。后向散射强度以分贝表示,默认范围为 10 至 -70dB。 ........................................................................................................................... 38 图 38:调整后的西北方向 MBES 数据可视范围为 -4 至 -28db........................................ 39 图 39:SSS 接触位置(左)和 MBES 假定的“真实”位置(右)。............................................................. 40 图 40:应用地图校正后的 SSS 接触位置。原始 SSS 位置以绿色标记标注。 .................................................................................................................... 41 图 41:地图校正前(左)和地图校正后(右)的另一个示例,最初显示两条独立的龙虾笼线。 .................................................................................................................... 41 图 42:应用地图校正后,两条 SSS 线之间的差异约为 7.5 米。红框突出显示了沙波应该重叠的区域。 ........................................................................... 42 图 43:NW 采集点:MBES(顶部)、SSS(中间)和 MBES 背向散射(底部)在叠加之前。 ............................................................................................................................................................. 44 图 44:SE 采集点:MBES(顶部)、SSS(中间)和 MBES 背向散射(底部)在叠加之前。 ............................................................................................................................................................. 45左侧为西北方向采集点,右侧为东南方向采集点。后向散射强度以分贝表示,默认范围为 10 至 -70dB。 ........................................................................................................................... 38 图 38:调整后的西北方向 MBES 数据可视范围为 -4 至 -28db........................................ 39 图 39:SSS 接触位置(左)和 MBES 假定的“真实”位置(右)。............................................................. 40 图 40:应用地图校正后的 SSS 接触位置。原始 SSS 位置以绿色标记标注。 .................................................................................................................... 41 图 41:地图校正前(左)和地图校正后(右)的另一个示例,最初显示两条独立的龙虾笼线。 .................................................................................................................... 41 图 42:应用地图校正后,两条 SSS 线之间的差异约为 7.5 米。红框突出显示了沙波应该重叠的区域。 ........................................................................... 42 图 43:NW 采集点:MBES(顶部)、SSS(中间)和 MBES 背向散射(底部)在叠加之前。 ............................................................................................................................................................. 44 图 44:SE 采集点:MBES(顶部)、SSS(中间)和 MBES 背向散射(底部)在叠加之前。 ............................................................................................................................................................. 45........... 42 图 43:NW 采集点:MBES(顶部)、SSS(中间)和 MBES 背向散射(底部)在叠加之前。 ............................................................................................................................................................. 44 图 44:SE 采集点:MBES(顶部)、SSS(中间)和 MBES 背向散射(底部)在叠加之前。 ............................................................................................................................................................. 45........... 42 图 43:NW 采集点:MBES(顶部)、SSS(中间)和 MBES 背向散射(底部)在叠加之前。 ............................................................................................................................................................. 44 图 44:SE 采集点:MBES(顶部)、SSS(中间)和 MBES 背向散射(底部)在叠加之前。 ............................................................................................................................................................. 45
β背向散射法是一种成熟且经过验证的测试方法,对于许多应用而言,它比其他无损检测方法更合适。电和磁特性不影响测量。测量范围可小至 0.12 mm (0.006“) 宽和 1.2 mm (0.05“) 长。基本上,BETASCOPE ® 模块可用于测量所有涂层,只要涂层和基材的原子序数相差很大(至少 20 %)。这些先决条件不仅适用于金属上的油漆涂层,也适用于许多金属涂层,如镍上的金。例如,金涂层的测量范围约为 0.5 µm 至 35 µm(20 至 1400 µin),银涂层的测量范围甚至可以为 1 µm 至 70 µm(40 至 3000 µin)。
Beta 背向散射法是一种经过验证的成熟测试方法,对于许多应用来说,它比其他无损测试方法更合适。电和磁特性不影响测量。可以在宽度为 0.12 毫米 (0.006 英寸) 和长度为 1.2 毫米 (0.05 英寸) 的区域上进行测量。基本上,BETASCOPE ® 模块可用于测量所有涂层,其中涂层和基材的原子序数差异足够大 (至少 20%)。这些先决条件不仅适用于金属上的油漆涂层,也适用于许多金属涂层,例如镍上的金。例如,可以在约 100μm 的范围内测量金涂层。0.5 µm 至 35 µm(20 至 1400 µin),银涂层甚至从 1 µm 到 70 µm(40 至 3000 µin)。
STS-56 徽章 STS056-S-001 – STS-56 发现号轨道飞行器 (OV) 103 任务徽章是从机组人员视角看到的 STS-56 应用与科学大气实验室 2 (ATLAS-2) 任务的图形表示。有效载荷舱 (PLB) 上描绘了 ATLAS-2 托盘、航天飞机太阳背向散射紫外线 (SSBUV) 实验和 Spartan——飞行中的两个主要科学有效载荷。由于 ATLAS-2 是“地球任务”项目的一部分,机组人员在艺术品中突出描绘了地球。两个主要研究领域是大气和太阳。为了突出这一点,地球大气层被描绘成一个程式化的可见光谱,日出则用放大的双色日冕表示。任务指挥官和飞行员的姓氏刻在地球区域,任务专家的姓氏出现在太空背景中。他们是任务指挥官 Kenneth Cameron、飞行员 Stephen S. Oswald 和任务专家 Michael Foale、Kenneth D. Cockrell 和 Ellen Ochoa。每位机组人员都为徽章的设计做出了贡献。NASA 航天飞机飞行徽章设计仅供宇航员使用,并供 NASA 局长授权的其他官方使用。仅以各新闻媒体的插图形式向公众开放。如果本政策有任何变化(我们预计不会发生),我们将公开宣布。照片来源:NASA 或美国国家航空航天局。
能带结构各点之间的散射矢量。在这方面,傅里叶变换的 QPI 图提供了拓扑绝缘体存在的首批实验证据之一,[4]因为它揭示了背向散射矢量处强度的“缺失”,正如理论所预测的那样。从理论的角度来看,QPI 图的计算主要基于模型方法,例如在拓扑绝缘体表面,[5]其中表面能带结构可以用简单的模型哈密顿量来近似。然而,一般而言,基于密度泛函的方法对于表面电子结构的实际描述是必需的,特别是杂质势,其中杂质周围的电荷弛豫在正确描述散射相移中起着重要作用。密度泛函计算的一个困难是缺陷引起的密度振荡范围非常大,可以达到几十甚至几百纳米,因此超晶胞方法实际上无法达到这个极限。这些挑战只能通过从头算格林函数嵌入方法来解决,比如 Korringa-Kohn-Rostoker(KKR)方法。作为一个应用的例子,我们参考了 Lounis 等人 [6] 对 Cu(111) 和 Cu(001) 表面上的 QPI 的计算,这是由于表面下埋藏着一个孤立杂质。这些结果表明,利用格林函数技术可以在相当大的表面积上对 QPI 图进行从头算计算。然而,对于傅里叶变换的 QPI 图,直接用格林函数卷积来表示结果是可行的[7],避免了计算大表面积中实空间图的中间步骤。在本文中,我们将探讨这个问题,并给出它在拓扑绝缘体领域的应用。在第 2 节中,我们概述了 KKR 方法中实空间和傅里叶变换 QPI 映射的形式。此外,我们讨论了多杂质实际情况的傅里叶变换 QPI,并认为多杂质问题可以用单杂质结果很好地近似。我们还讨论了扩展的联合态密度方法 (exJDOS)。在第 3 节中,我们将我们的形式应用于具有表面杂质的拓扑绝缘体 Bi 2 Te 3。这在 JuKKR 代码包中实现。[8] 最后,我们在第 4 节中进行了总结。
腔量子电动力学通过将谐振器与非线性发射器 1 耦合来探索光的粒度,在现代量子信息科学和技术的发展中发挥了基础性作用。与此同时,凝聚态物理学领域因发现底层拓扑 2 – 4 而发生了革命性的变化,这种拓扑变化通常源于时间反演对称性的破缺,例如量子霍尔效应。在这项工作中,我们探索了拓扑非平凡的 Harper-Hofstadter 晶格 5 中 transmon 量子比特的腔量子电动力学。我们组装了铌超导谐振器 6 的晶格,并通过引入亚铁磁体 7 来破缺时间反演对称性,然后再将系统耦合到 transmon 量子比特。我们用光谱方法分辨晶格的各个体模式和边缘模式,检测激发的 transmon 和每个模式之间的 Rabi 振荡,并测量 transmon 的合成真空诱导兰姆位移。最后,我们展示了利用 transmon 计数拓扑能带结构每个模式内单个光子 8 的能力。这项工作开辟了实验手性量子光学 9 领域,使微波光子的拓扑多体物理成为可能 10,11,并为背向散射弹性量子通信提供了途径。由光构成的材料是量子多体物理学的一个前沿 12 。依靠非线性发射器来产生强光子 - 光子相互作用和超低损耗超材料来操纵单个光子的属性,这个领域探索了凝聚态物理和量子光学的接口,同时生产用于操纵光的设备 13,14。最新研究成果表明,光子在具有拓扑特性15的光子中会经历圆形时间反转破缺轨道,这为探索诸如(分数)量子霍尔效应2、3、Abrikosov晶格16和拓扑绝缘体4等固态现象的光子类似物提供了机会。在电子材料中,圆形电子轨道是由磁或自旋轨道耦合4产生的。与电子不同,光子是电中性物体,因此不会直接与磁场耦合。因此,人们正在努力为光子生成合成磁场,并更广泛地探索在合成光子平台中拓扑量子物质的概念。光学和微波拓扑光子学都在这一领域取得了重大进展。在硅光子学 17、18 和光学 19、20 中,通过在偏振或空间模式中编码伪自旋,已经实现了合成规范场,同时保持了时间反转对称性。在射频和微波超材料中,已经探索了具有时间反转对称性 21、22 和破缺时间反转对称性的模型,其中时间反转对称性破缺由以下因素引起: