量子技术正在从实验室前进到商业世界。但是,如果没有量子系统的精确控制,就无法建立从科学发现到革命技术的这一道路。量子最佳控制描述了一种技术系列,该科学家族通过系统地塑造应用于系统的控制场来改善量子操作。优化可以选择量子硬件的定制控制策略,以实现其全部潜力。在本论文中,我们将最佳控制应用于自旋系统,即钻石和戊季苯掺杂的萘的氮呈中心,以及被困的原子,特别是Rydberg Atoms和Ultracold原子冷凝物。genally,一个具有清晰目标的良好模型系统对应于通过开环优化接近定义明确的控制问题,即使用模型。但是,当未知的实验或环境因素具有很强的影响时,控制问题的复杂性就会增加。一旦任何可行的模型与现实,闭环分歧,即基于反馈,控制解决方案。从量子最佳控制方法的集合中,我们专注于穿着的切碎的随机基础算法与无梯度搜索相结合。此配对使我们能够应用带宽限制并限制优化参数的数量,从而简化了闭环应用程序。我们介绍了几种技术和修改,例如一种新的基础方法,可以使用“ RedCrab”软件包使用E FFI CIENT闭环控制。因此,我们在DI FF平台上为以下非常不同的目标进行了优化:灵敏度,超极化,数字挤压和纠缠状态准备。所有四个目标直接或间接改善感应方法。增强浅氮 - 视口中心的敏感性为改善基于钻石的扫描探针磁力计提供了机会。诸如萘晶体之类的材料的过度极化有望实现更精确的癌细胞成像。原子干涉法用于检测重力场的最小变化。我们探索的数字水平状态可以进一步提高该灵敏度。最后,较大的纠缠状态是超过经典灵敏度极限的关键。我们通过优化创建了一个破纪录的20量纠缠状态。最终,这些结果表明了量子最佳控制如何互连并增加平台量子技术的兴起。
在全球范围内和不同频率下,发生了许多天然灾难,包括地震,火灾事故,野火,洪水,海啸和火山活动。这些事件导致建筑物和其他人造基础设施崩溃。在紧急情况下寻找和定位受害者是最艰巨的任务之一,尤其是当受害者被埋葬在碎片下时。必须在现代发展救灾技术。即使已经以生命体征,图像和信号处理以及基于机器学习的救灾技术进行了进步,但必须做更多的工作,尤其是在像非洲这样的地区经常发生建筑物倒塌的地区。这项工作使用非视线(NLOS)人类检测信号数据集来改善建筑物崩溃后的分类和本地化。循环。这项工作使用非视线(NLOS)人类检测信号数据集来改善建筑物崩溃后的分类和本地化。已经检查了23,552个实例后,使用递归特征消除(RFE)实现了尺寸的降低。减少的数据集的支持向量机(SVM)分类产生的精度为82.76%。使用尖端方法的比较评估显示了所提出的方法的成功程度;这些方法改善了搜索和救援(SAR)操作的理论基础和实际应用。关于结构崩溃后受害者预测,认同和本地化的实际方法,这些发现对搜救(SAR)团队具有重要意义。
可编程量子仿真的新生平台可在近似隔离的系统中前所未有的访问对远程平衡量子多体动力学的新制度的访问。在这里,实现对量子多体纠缠的精确控制是量子传感和计算的重要任务。广泛的理论工作表明,这些能力可以实现具有拓扑的方法和临界现象,这些阶段和关键现象表现出了拓扑合理的方法,可以创建,保护和操纵量子纠缠,从而对大量的错误进行自我纠正。迄今为止,实验实现已局限于经典(非输入)对称性的OR- 1-5。在这项工作中,我们证明了一个新兴的动态对称性受保护的拓扑阶段(EDSPT)6,在Quastinuum系统模型H1诱捕的ION量子处理器7中的十171 Yb +超固量量子的准驱动阵列中。此阶段表现出动态保护的边缘量子位,免受控制误差,串扰和流浪场。至关重要的是,这种边缘保护纯粹依赖于紧急的动力对称性,这些动力对称性绝对稳定在通用相干扰动中。此属性对于准二驱动的系统很特别:正如我们所证明的那样,定期驱动的Qubit-Array的类似边状态容易受到对称性破坏错误的影响,并迅速解压缩。我们的工作为实施更复杂的动力学拓扑订单8,9铺平了道路,这将使量子信息的错误操纵。mbl可以保护“热”,密集且驱动强的物质中的长寿命量子相干动力学。提供理解和分类新型的普遍动力学现象(稳定阶段和关键现象的动态类似物)可能会在孤立的量子多体系统中引起的基本科学挑战。早期研究已经对热化和混乱10的量子机械基础产生了深入的见解,并且已经证明了如何通过多体定位(MBL)通过人工随机性和混乱来预防热化。它可以启用具有固有动力学量子相的新类别,其特性在静态热平衡中从根本上被禁止,例如动态对称性破坏和拓扑8。从实际的角度来看,通用和量子相干的动力学行为诱人地提供了错误的弹性方法来创建,保护和操纵量子多体纠缠 - Quantum Compuce的驱动力。要执行量子计算,人们面临着隔离Qubits以保持其连贯性的愿望与强烈相互作用量子的愿望之间的权衡,以执行计算。即使是从环境反向分解的完美隔离中,由于流浪场,栅极错误校准,跨言论等,强烈的Qubit间耦合不可避免地会导致残留,连贯的误差,从而破坏了计算。也许在违反直觉上,相干错误可能比不连贯的错误更具破坏性。尤其是,与不连贯的误差相比,相干误差的n门引起的不忠性可以随着〜n 2ϵ2的形式增长。尽管对算法性能产生了巨大的有害影响,但连贯的错误仍在挑战。标准的随机台上标记过程,例如,将相干和不相干的误差组合到单个有效的每门误差中,这可以显着高估与计算相关的结构性电路的准确性。采用动态脱钩脉冲序列(DDS)是一种时间悠久的方法,可以减轻与不受控制的静态流浪场相关的某些类型的相干误差。然而,对于使用全局单旋旋链控制的传统自旋回波协议,脱钩脉冲中大小的略微缺陷会累积并破坏时间〜1 /ϵ的分离。相比之下,在理论上,动态阶段8的最新工作已经预测,多自旋相互作用的局部控制可以实现自然校正的DDS,这些DDS固有地对抗大型相干错误。这些方案的鲁棒性来自动力学的巨大量化拓扑不变。
观察捕获离子的振荡是最先进的量子1和基本2物理实验的必不可少的技术。裸露振荡频率的估计用于提供剩余能量的精确值3原子的估计中微子质量的关键作用。4在精确光谱实验5中还研究了振荡频率的差异,以测量基本颗粒的旋转磁因子,这与QED的测试相关,6,并在物质和反物质之间寻找不对称性。7笔陷阱中的常规方法是检测陷阱电极上离子图像电荷引起的电流。2正在探索新方法,以使用第二离子对运动敏感更高敏感性进行精确测量。8附加离子应具有有利的电子结构,以通过量子逻辑光谱法制备和读取互动的离子特性。9量子逻辑方案需要几个控制的激光脉冲来操纵辅助离子。该离子是通过激光冷却制备的,然后通过使用狭窄的过渡来解决链的运动边带来审问。过去已经探索了依赖散射光的分析的边带光谱进行运动检测的替代技术。10–14这些技术基于
图1:模型和纯化动力学(a)具有L = 6个系统Qubits的电路的示意图,N G = 6个两倍的门,2个Z-测量和1 x测量。第一个xx门用系统量子串将引用缠绕。接下来,我们扰乱了系统。统一测量动力学的时间演变始于红色虚线。概率测量将推迟到电路结束,并使用系统量子和测量值之间的cnot门结束。在第三个XX门之后显示X-BASIS测量。最后,应用反馈操作U f(请参阅补充材料)(b)两个L = 6个电路的参考量子熵,其中参考Qubit保持混合(上图)和纯净(下图)。x轴显示了拼凑完成后施加的两倍门(n g)单位的时间的演变(再次由红色虚线表示)。在此示例中,熵是通过在X,Y和Z -BASIS中进行测量来测量参考的单Qubit断层扫描来测量的。误差线(1σ)小于标记,分别具有4000和10000的实验和仿真照片。缺少实验数据是由于离子丢失事件引起的,这与所采集的数据无关。
测量被困的(remanent)磁矩M陷阱(H),当在超导导向过渡温度下方冷却下方的小磁场H之后,在零磁场中冷却后,在冷却后上下倾斜磁场时,将磁场上下倾斜时,在困难的小样本中提供了相关的液态,并在零磁场中提供了很大的益处。 (UHTS)。直到最近,由于所涉及的物理学的简单性,对于众所周知的临界状态模型,还不需要在被困的磁通量上单独的纸张。但是,最近的出版物表明需要进行这种分析。本说明总结了具有恒定临界电流密度的Bean模型的期望,并且具有与场相关的临界电流的KIM模型。表明,如果将被困的力矩拟合到功率定律,m trap ∝hα,则固定指数α= 2对于bean模型来说是精确的,而KIM模型显示了可能值的很大的间隔,2≤α≤4。此外,考虑可逆磁化的考虑将可能的指数的范围扩展到1≤α≤4。此外,撤电因子至关重要,并且即使在各向同性材料中也使捕获的力矩方向取决于。作为一种具体的应用,可以通过这种广义方法很好地描述了在H 3 S UHTS化合物上进行的通量捕获实验,从而对II型在超高压力下H 3 s的超导性质提供了进一步的支持。
被困的离子提供了具有非常长的连贯时间的量子,可以用高填充性初始化,操纵,纠缠和读出[25-30]。更重要的是,被困的离子很容易与光场相互作用,在其电子状态(固定量子存储器 - 固定量子内存)和光子 - “浮动”量子信息载体之间提供了自然接口[31]。包含一个sin- gle物种的一个量子的被困的离子网状节点已通过光子链接连接,用于执行铃铛测试[7],状态传送[18] [18],随机数生成[19],量子密钥分布[21]和频率比较[22]。捕获的离子系统也证明了最新的单一和双Quibent Gate有限量,但是将它们集成到量子网络节点中仍然是一个挑战,因为适合量定通信的离子物种不一定还可以提供具有与网络活动的良好隔离的良好的存储量值。原子种(例如133 ba +或171 yb +)已被提议绕过这一问题[26,32],但是,所需的实验技术的发展仍在进行中。neverthe,每个角色都有可能被不同的物种填补[33]。此外,使用多种原子物种具有最小化串扰的优势,可以在中路测量和冷却[34]中最小化串扰[34]。
如果将一定量的空气(或任何其他气体)封闭在密闭容器中,然后加热,容器内的压力就会上升。如果容器的其中一面壁是可移动的,内部压力就会以一定的力量将该壁向外推,具体力量取决于被困气体中注入的热量。简而言之,这就是所有内燃机的工作原理:每个气缸都是一个密闭容器,每个活塞代表该容器的可移动壁;热量由燃料(通常是汽油)的燃烧提供,被困气体是燃烧后剩下的任何气态化合物的混合物。同时,发动机的其他运动部件只起到两种支持作用中的一种。“底端”将活塞的运动转化为旋转运动,并通过将它们返回到冲程的顶部,将密闭容器恢复到其原始大小;气门装置和“顶端”的其他所有装置都只是为了排出废气,并用新鲜的可燃混合物重新填充气缸。