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密歇根州卫生信息技术委员会
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使用片上低温 CMOS 有源电感器进行多路复用量子器件的阻抗测量
在寻求可扩展的量子处理器的过程中，人们投入了大量精力来开发低温经典硬件，以控制和读出越来越多的量子比特。当前的工作提出了一种称为阻抗测量的新方法，该方法适用于测量连接到谐振 LC 电路的半导体量子比特的量子电容。阻抗测量电路利用互补金属氧化物半导体 (CMOS) 有源电感器在谐振器中的集成，具有可调谐振频率和品质因数，从而能够优化量子器件的读出灵敏度。实现的低温电路允许快速阻抗检测，测得的电容分辨率低至 10 aF，输入参考噪声为 3.7 aF/ffiffiffiffiffi Hz p。在 4.2 K 时，有源电感的功耗为 120 μW，此外还有片上电流激励（0.15 μW）和阻抗测量电压放大（2.9 mW）的额外功耗。与基于色散 RF 反射测量的常用方案（需要毫米级无源电感）相比，该电路的占用空间明显减小（50 μ m 3 60 μ m），便于将其集成到可扩展的量子经典架构中。阻抗测量法已被证明是一种
振荡电场对单分子离子偶极矩测量的影响
目前，人们致力于实现分子的精密光谱和量子态控制。与原子相比，分子的种类要多得多，它们具有更丰富的结构，可以提供完全不同的功能，并更适合某些任务，例如，对各种基础物理测试的灵敏度更高[1-4]。高内部状态相干性和跨频率量子信息转换的潜力也使分子在量子信息处理方面具有吸引力[5-9]。尽管近年来取得了令人瞩目的进展，但分子的量子态制备、检测和控制仍然比原子更困难[10-14]。量子逻辑光谱（QLS）[15]在研究带电粒子，特别是分子离子方面显示出巨大的前景和多功能性。它依靠原子“逻辑”离子种类对联合平移运动进行协同冷却和状态读出，并能够实现难以控制的带电粒子（“光谱”离子）的量子态制备、操纵和光谱分析[16-18]。在我们的实验中，所有针对分子离子的激光器都会驱动远失谐的受激双光子拉曼跃迁，而这些跃迁不依赖于分子的特定能级结构。这一点，加上对平移自由度的协同冷却和量子逻辑读出也可以在对分子结构细节要求不高的情况下进行，使得 QLS 可用于多种离子种类。为了探索分子的新应用，以高分辨率测量跃迁频率和其他特性，并解释在这种前所未有的精度水平下变得相关的微小系统效应也至关重要。特别是，自旋和原子核的相对运动增加了
NASA 的数字孪生和生活模型
NASA ESTO 先进信息系统技术 (AIST) 地球系统数字孪生 (ESDT) 推进 • 地球系统状态和时间演化的交互式集成多领域、多尺度数字复制品。它动态集成： • 相关的地球系统模型和模拟； • 其他相关模型（例如与世界基础设施相关的模型）； • 连续和及时（包括近实时和直接读出）观测（例如太空、空中、地面、空中/水下、物联网 (IoT)、社会经济）； • 长期记录； • 分析和人工智能工具。
高通道计数的记录策略，密度间隔的微电极阵列
神经科学研究如何在细胞外水平上实施复杂的大脑功能需要体内神经记录界面，包括微电极和读出电路，并且可观察力和空间分辨率增加。神经记录接口的趋势用于采用高通道计数探针或具有密集间隔记录位点的2D微电极阵列，用于记录大型神经元种群，因此很难节省资源。模拟前端的低噪声，低功率要求的规范通常需要大型硅职业，这使问题更具挑战性。减轻该消费区负担的一种常见方法依赖于时间划分多路复用技术，在该技术中，在频道之间部分或完全共享读出的电子设备，同时保留录音的空间和时间分辨率。在这种方法中，共享元素必须在每个通道较短的时间段上操作，因此，在较大的操作频率和信号带宽方面，活动区域被交易。因此，功耗仅受到轻微影响，尽管其他性能指标（例如内噪声或串扰）可能会降低，尤其是在整个读取电路在模拟前端输入中多重的时。在本文中，我们回顾了针对时间划分的多重神经记录系统报告的不同实施替代方案，分析了它们的优势和缺点，并提出了提高性能的策略。
双物种里德伯阵列
1. 实验平台 1 2. 中间电路读出 2 3. 里德堡激光器 3 4. 电场控制 6 5. 静电场的消除 6 6. 静电场对 F¨orster 相互作用的影响 7 7. C 6 和 C 3 系数的提取 8 8. F¨orster 物理的里德堡态选择 8 8.1. 里德堡相互作用景观 8 8.2. 数值研究 9 9. SPAM 校正 10 9.1. 将状态准备误差转化为原子损失 10 9.2. 将测量基映射到“亮，亮” 11 9.3. 读出缺陷 11 9.4. 减轻阻塞测量的 SP 误差 12 9.5. 眼图的 SPAM 校正 12 9.6. QND 测量的 SPAM 校正 12 10. 辅助测量的 QND 性 13 11. 主方程模拟 13 误差源 14 11.1. 阻塞强度 14 11.2. 原子态寿命 14 11.3. 原子损失 14 11.4. 里德堡检测 14 11.5. 失相机制 15 11.6. 双量子比特门的误差预算 15 11.7. 地面-里德堡模拟 16 12. 物种内对的集体驱动 17 13. 具有独立 Rabi 频率的同时驱动 17 14. 量子态转移 17
量子态测量的储层计算方法
高效的量子态测量对于最大限度地从量子系统中提取信息非常重要。对于多量子比特量子处理器而言，开发可扩展的架构以实现快速和高保真读出仍然是一个尚未解决的关键问题。在此，我们提出使用储层计算作为超导多量子比特系统量子测量的资源高效解决方案。我们考虑一个小型的约瑟夫森参数振荡器网络，它可以以最小的设备开销实现，并且与被测量子系统位于同一平台上。我们从理论上分析了这种设备作为储层计算机的运行，以根据量子统计特征对随机时间相关信号进行分类。我们将该储层计算机应用于联合多量子比特读出的测量轨迹的多项分类任务。对于现实条件下的 2 量子比特色散测量，我们证明了分类保真度可靠地超过最佳线性滤波器，仅使用 2 – 5 个储层节点，同时需要的校准数据少得多 — 每个状态只需几次拍摄。我们通过分析网络动态来了解这一卓越性能，并直观地了解储层处理。最后，我们演示了如何操作该设备以同等效率和轻松校准的方式执行 2 量子比特状态断层扫描和连续奇偶校验监控。该储层处理器避免了其他机器学习框架常见的计算密集型训练，并且可以作为集成低温超导设备实现，用于在计算边缘低延迟处理量子信号。
传感器
摘要：随着金属氧化物半导体 (MOS) 制造技术的不断发展，晶体管自然而然地变得更耐辐射，这是通过稳步减小栅极氧化物厚度来增加栅极氧化物和沟道之间的隧穿概率。不幸的是，尽管已开发的晶体管具有这种抗辐射性能，但核电站 (NPP) 领域仍然需要更高的抗辐射水平。特别是在严重事故条件下，读出电路可能需要大约 1 Mrad 的总电离剂量 (TID)，而反应堆堆芯周围则需要 100 Mrad。在核电站等恶劣辐射环境中，微型袖珍裂变探测器 (MPFD) 等传感器将是一种很有前途的技术，可用于检测反应堆堆芯中的中子。对于这些传感器，读出电路应从根本上靠近传感设备放置，以最大限度地减少信号干扰和白噪声。因此，高辐射环境下的电路必须具有抗辐射能力。本文介绍了采用 SiGe 130 nm 和 Si 180 nm 制造工艺、不同通道宽度和互补金属氧化物半导体 (CMOS) 和双极 CMOS (BiCMOS) 晶体管类型的抗辐射电荷敏感放大器 (CSA) 的各种集成电路设计。这些电路在高水平活度：490 kCi 的钴-60 γ 射线环境下进行了测试。实验结果表明，随着辐照剂量的增加，幅度下降 2.85%–34.3%，下降时间增加 201–1730 ns，信噪比 (SNR) 降低 0.07–11.6 dB。这些结果可为抗辐射运算放大器在晶体管尺寸和结构方面的设计提供指导。
二维架构中的高相干性 Kerr-Cat 量子比特
Kerr-cat 量子比特是一种玻色子量子比特，其中多光子薛定谔猫态通过向具有 Kerr 非线性的振荡器施加双光子驱动来稳定。随着猫尺寸的增加，比特翻转率受到抑制，这使得该量子比特成为实现针对噪声偏置量子比特量身定制的量子纠错码的有希望的候选者。然而，实现稳定和控制该量子比特所必需的强光物质相互作用传统上需要强大的微波驱动器，这会加热量子比特并降低其性能。相反，增加与驱动端口的耦合消除了对强驱动器的需求，但代价是较大的 Purcell 衰减。通过在芯片上集成有效的带阻滤波器，我们克服了这种权衡，并在具有高相干性的可扩展二维超导电路中实现了 Kerr-cat 量子比特。该滤波器在量子比特频率下提供 30 dB 的隔离度，在稳定和读出所需的频率下衰减可忽略不计。我们通过实验证明了具有八个光子的猫的量子非破坏读出保真度为 99.6%。此外，为了对该量子比特进行高保真通用控制，我们将快速 Rabi 振荡与 X ð π = 2 Þ 门的新演示相结合，通过对稳定驱动器进行相位调制。最后，检查了该架构中的寿命与振荡器中多达十个光子的猫大小的关系，实现了高于 1 毫秒的位翻转时间，并且相位翻转率仅呈线性增加，这与电路的理论分析非常一致。我们的量子比特有望成为占用空间小的容错量子处理器的构建块。
使用英特尔® FPGA 在高性能工业相机中实现实时图像处理
科学相机满足物理和生命科学应用的超低噪声、高灵敏度要求。它们通常用于量子计算、天文成像、细胞成像和药物发现应用。滨松利用 30 年的研究经验开发了新型 ORCA-Quest qCMOS 科学相机。这款相机是第一款实现光子数分辨的相机，可以计算每个像素上存在的光电子。由于光子数分辨受噪声性能的严重影响，滨松努力实现 0.27 电子均方根的超低读出噪声。