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量子相变研究
研究了二维二聚化量子自旋系统,通过理论分析和高精度的量子蒙特卡洛方法,发现在交错状二聚化量子海森堡模型中,相变临界指数具有新奇的非单调尺寸标度行为。他们通过在有限尺寸标度理论中引入两个驱动场,同时进行大尺寸的计算分析,成功地解释了非单调的量子蒙特卡洛结果,从根源上指出二维二聚化量子自旋系统的相变仍然属于O(3)普适类,适用于量子-经典对应理论。他们的研究表明,在量子相变中可能存在多个驱动场导致的新奇标度行为,需要采用正确的标度理论才会得到正确的结果。在论文中,他们还创造性地提出多参数联动-高阶拟合方法,能极大地提高数据准确度,可以用在不同体系的数据分析中。
中山大学 2021-04-13
几何量子计算研究
提出了一种可优化的非绝热和乐量子计算新方案, NHQC+,打破了以往和乐量子计算(基于非对易几何相位的量子计算)对不同能级的耦合脉冲必须同步、脉冲面积必须固定的严格限制,使得几何量子计算可与优化控制理论相结合,并且大大提高了几何量子门对系统噪声鲁棒性,为进一步拓展到可结合脉冲整形技术的几何量子计算提供了可能。论文第一作者、2018级哈工大-南科大联培博士生刘宝杰称,新方案NHQC+只需要用一个三能级量子体系就可以实现,相比之前需要应用复杂脉冲序列同
南方科技大学 2021-04-14
超导量子计算研究
翁文康和他的博士生刘宝杰提出的新方案使用了一个三能级量子体系,其中基态和第二激发态被用作为量子比特的0和1态,第一激发态作为一个辅助能级。通过施加和体系两个量子跃迁接近共振的微波信号,并控制信号随时间的变化,可以实现对系统演化产生的几何量子相位的精确调控,进而实现任意指定的几何量子门。相对其他已有的几何量子门方案,新方案中量子门速度得到了数倍的提升,并且对控制信号误差具有更好的容错性。此外,这一方案还具有实验复杂度相对较低和易于在不同量子体系上实现等优势。陈远珍和他的博士后严通行合作,在超导量子体系中成功实现了这一方案。实验中获得的单比特量子门保真度达到了97%,引起误差的主要原因包括量子比特和环境相互作用导致的退相干,以及微波控制信号的精度误差等。 这项工作对于进一步发展基于几何相位的量子计算具有启发意义,其后续相关研究目前也在开展之中,包括基于相同思想的两比特几何量子门和更为简化的几何量子计算方案等。
南方科技大学 2021-04-13
量子自动机研究
实现了基于线性光学系统的量子有限状态自动机的研究。该量子自动机使用3个空间状态,即可解决判定输入整数是否为某一质数P的整数倍的问题,而使用经典的自动机解决同样问题至少需要P个空间状态。该工作首次在实验上实现了量子自动机的运行并验证了其相比于经典自动机的空间资源高效性,在该领域具有开创性的作用。
中山大学 2021-04-13
标准量子极限突破的研究
实验装置简图,原子能级以及与原子相互作用的光脉冲序列复旦大学物理学系精密测量物理与量子光学团队开展国际合作研究,在突破标准量子极限的精密测量研究中取得系列重要进展。团队利用预测和回溯测量的方法,实现了迄今含原子数最多的原子自旋压缩以及突
复旦大学 2021-01-12
量子几何相位及其相关问题研究
项目成果/简介:1)提出冷原子实现和探测相对论狄拉克粒子的理论,并预言可观测相应的拓扑相变,被斯坦福、ETH和Nice大学的实验观察到。2)揭示了几何相位和量子相变的内在定量联系。3)是国际上最早研究冷原子几何相位诱导规范势的少数理论组之一,提出实现原子自旋霍尔效应理论,并被NIST实验实现。冷原子相对论效应和诱导规范势已逐步成为当前量子模拟的新热点研究。4)提出了非绝热和非常规几何量子计算理论,解决了原绝热理论不易在实际体系中实现的困难,已被7个独立实验验证。发表的20 篇核心论文中,PRL10 篇,被Nature、Science、PRL等SCI 论文他引1137次,8篇代表论文他引602次。
华南师范大学 2021-04-10
量子几何相位及其相关问题研究
1)提出冷原子实现和探测相对论狄拉克粒子的理论,并预言可观测相应的拓扑相变,被斯坦福、ETH和Nice大学的实验观察到。2)揭示了几何相位和量子相变的内在定量联系。3)是国际上最早研究冷原子几何相位诱导规范势的少数理论组之一,提出实现原子自旋霍尔效应理论,并被NIST实验实现。冷原子相对论效应和诱导规范势已逐步成为当前量子模拟的新热点研究。4)提出了非绝热和非常规几何量子计算理论,解决了原绝热理论不易在实际体系中实现的困难,已被7个独立实验验证。发表的20 篇核心论文中,PRL10 篇,被Nature、Science、PRL等SCI 论文他引1137次,8篇代表论文他引602次。
华南师范大学 2021-02-01
关于硅基光量子芯片的研究
北京大学物理学院“极端光学创新研究团队”王剑威研究员和龚旗煌院士领导的课题组,与英国、丹麦、奥地利和澳大利亚的学者合作,实现了硅基集成光量子芯片上的多体量子纠缠和芯片-芯片间的量子隐形传态功能,为芯片上光量子信息处理和计算模拟的应用,奠定了坚实的基础。相关研究成果于近日发表在国际顶级物理期刊Nature Physics(https://www.nature.com/articles/s41567-019-0727-x)。 集成光量子芯片技术,结合了量子物理、量子信息和集成光子学等前沿学科,通过半导体微纳加工制造高性能且大规模集成的光量子器件,实现对光量子信息的高效处理、计算和传输等功能。其中,利用硅基平面光波导集成技术的光量子芯片具有诸多独特优势,包括集成度高、稳定性好、编程操控性优越和可单片集成核心光量子器件等,因此被认为是一种实现光量子信息应用的重要手段之一。 A. 硅基量子隐形传态和多光子量子纠缠芯片的示意图,左上角为集成量子光源的电子显微镜图;B. 量子隐形传态的量子线路图;C. 量子纠缠互换的量子线路图;D. GHZ纠缠制备的量子线路图 北京大学研究团队与布里斯托尔大学、丹麦科技大学、奥地利科学院、赫瑞-瓦特大学和西澳大利亚大学科研人员密切合作,在硅基光量子芯片技术和应用方面取得了突破性进展。研究团队发展了一种基于微环谐振腔的高性能集成量子光源,通过硅波导的强四波混频非线性效应,实现了光子全同性优于90%、无需滤波后处理的50%触发效率的单光子对源,达到了对4组微腔量子光源阵列的相干操控,片上双光子量子纠缠源的保真度达到了92%。团队实现了关键的可编程片上双比特量子纠缠门,可以按照功能需要切换贝尔投影测量和量子比特焊接操作,通过量子态层析实验确认了高保真的双比特纠缠操作。 研究团队在单一硅芯片上实现了高性能量子纠缠光源、可编程双比特量子纠缠门,以及可编程单量子比特测量的全功能集成,进而实现了三种核心量子功能模块——芯片上四光子真纠缠、量子纠缠互换、芯片-芯片间的高保真量子隐形传态。通过对两对纠缠光子对进行量子比特焊接操作,团队实现并判定了四比特Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 真量子纠缠的存在;通过对两对纠缠光子中各一个光子进行贝尔投影操作,实现了量子纠缠互换功能,使来自不同光子源的光子间产生了量子纠缠;利用两个芯片间的量子态传输和量子纠缠分布技术,实现了两个芯片间任意单量子比特的量子隐形传态,达到了近90%的隐形传态保真度。 团队研制的硅基多光子量子芯片尺寸仅占几平方毫米,比传统实现方法小了约5-6个数量级,不仅达到了器件的微型化,同时具备了单片全功能集成、器件编程可控、系统性能优越等特点,其中量子隐形传态保真度优于已报道的其它物理实现方法。多体量子纠缠体系的片上制备与量子调控技术,为片上量子物理基础研究和片上光量子信息处理传输、量子计算模拟的应用提供了重要基础。
北京大学 2021-04-11
细菌群体趋化运动的“逃逸相变行为”研究
细菌通过多个趋化受体来感受周围不同的化学小分子,主动游动,实现获得更好的生长环境或者实现趋利避害。但不是强的正趋小分子都是很好的可利用营养物质—好闻的不一定有营养,同样,也不是容易代谢的营养就是强的趋化因子—有营养的不一定好闻。细菌在自然界中往往面临多种不同强弱的趋化小分子,多种不同可代谢程度的营养来源的复杂浓度梯度环境中,细菌群落是如何通过趋化行为抉择它们的去向,实现最优化它们的环境适应性与生长速度?细菌在个体与群体的选择上是否有不同?这一基于细菌的生物行为的研究也许对了解复杂的高等生物的群体行为也有所帮助。 北京大学物理学院欧阳颀院士领导的“生物物理”团队的罗春雄研究组在基于微流体细菌趋化分析芯片的实验研究中发现:在反向不同引诱物浓度梯度下,细菌首先趋向聚集于强引诱物而少营养的一端, 但当细胞密度超过一个阈值时,细菌群落部分“逃逸”强引诱物浓度场,游向趋化因子相对弱但可代谢物质富集的一端。这一现象被刻画为细菌群体运动的“逃逸相变行为”。罗春雄研究组通过与美国IBM沃森研究中心的涂豫海教授(北大定量生物学中心资深访问学者)合作,对此现象涉及的趋化受体间的协作行为进行了系统细致的理论分析和实验论证,发现营养物质通过数量较少的Tap趋化受体进行了响应行为,而且在较大的一个趋化响应参数空间均会出现由细菌密度超过临界密度而产生的逃逸条带(“Escape Band”)行为,该行为可以使得细菌群落在复杂的趋化物浓度场中获得更好的生长优势。相关的定量实验与理论研究以“The escape band in Escherichia coli chemotaxis in opposing attractant and nutrient gradients”为题于2019年1月23日在线发表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America(PNAS)杂志上。细菌群体趋化运动的“逃逸相变行为” 文章第一作者为北京大学定量生物学中心博士研究生张玄麒,通讯作者为北京大学物理学院/定量生物学中心罗春雄教授及美国IBM沃森研究中心/定量生物学中心的涂豫海教授,参与人包括欧阳颀院士,前沿交叉学科研究院博士研究生司光伟,董一名,物理学院博士研究生陈凯悦。工作得到国家自然科学基金委、物理学院介观物理重点实验室、 北京大学定量生物学中心、北大-清华生命科学联合中心的支持。 工作原文连接: https://www.pnas.org/content/early/2019/01/22/1808200116
北京大学 2021-04-11
热轧相变过程变形抗力模型研究与开发
小试阶段/n项目已解决的关键技术问题和技术创新点。1.提出了CSP大梁钢的钢种分类优化方案,通过分析化学成分Si含量对变形抗力的影响,发现汽车系列用钢在增加Si含量后,对轧制状态影响产生了很大影响并造成了该系列钢种轧制困难,提出QSTE等钢种层别分类优化方案,同时优化其化学成分系数。。2.提出了适合涟钢CSP热轧生产线的相变变形抗力模型的结构设计及参数优化方案,从2015年9月底上线稳定运行至今,有效提高了CSP电工钢的轧制力模型预测精度,轧制力预报偏差12%以内从88.3%提高到96.7%。。3.
武汉科技大学 2021-01-12
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