利用多部分混合纠缠技术解决量子传送中的噪声问题

利用多部分混合纠缠技术解决量子传送中的噪声问题一种创新的量子传送方法，它通过多部分混合纠缠来抵抗量子系统因环境干扰而产生的退相干效应。通过全光学的实验设置，研究团队证实了这种方法在控制退相干中的有效性，使得量子信息即使在极端条件下也能高效传送。该研究不仅成功地展示了高保真度的量子传送，还为未来量子通信技术的发展打开了新的可能。退相干是量子系统因与周围环境相互作用而失去量子态相干性的过程。关注频道@ZaiHuaTG频道投稿@ZaiHuabot

科学家揭开硅上激光诱导的周期性表面结构的秘密

科学家揭开硅上激光诱导的周期性表面结构的秘密为电子设备生产如此小的部件需要加工和制备亚微米尺度的结构，最多可以比人类头发的宽度小数百倍。但目前的纳米表面加工方法使用的是光刻和电子束光刻--这些方法复杂、极其昂贵，通常无法进入，而且需要高水平的专业知识。激光诱导的周期性表面结构（LIPSS）已被指定为这些方法的一个新的和有前景的替代方法。在LIPSS中，飞秒激光器被用来提供超短的激光脉冲，从而在表面上自发地形成比激光波长小得多的周期性图案。LIPSS中一个众所周知的参数是激光波长的选择，它直接影响到所形成结构的周期性。然而，其他参数仍然是未知的。关于LIPSS的标准化使用的主要关注点包括形成的表面结构的质量，即基材的结晶度、潜在的缺陷和应变。为了始终如一地生产出具有可控性能和特点的LIPSS，以满足特定的应用，关键是要了解哪种激光源应该用于哪种特定的需求。通过对激光特性的适当选择，激光诱导的周期性表面结构（LIPSS）可以通过操纵其缺陷、应变和周期性，为特定的应用进行调整和定制。资料来源：名古屋工业大学的ReinaMiyagawa为了更深入地回答这些问题，一个由名古屋工业大学的科学家领导的日本研究合作，现在已经直接调查了受激光选择影响的各种参数。这项工作与大阪大学、东海大学、京都大学和日本原子能机构（JAEA）合作，由名古屋工业大学的ReinaMiyagawa助理教授领导，同时还有大阪大学的NorimasaOzaki副教授和东海大学的MasakiHashida教授，后者也是京都大学的一名研究员。他们的研究结果已经发表在《科学报告》杂志上。研究人员们解释说："在我们的研究中，我们选择了硅作为基底，因为它是世界上许多光电设备中使用的一种材料，如晶体管、移动电话和太阳能电池。"研究人员在衬底上使用了两种不同的飞秒激光器。在一个实验中，一个脉冲为0.8微米的钛和蓝宝石（Ti:Sapphire）激光系统被用来在高于带隙能量的能量下构造硅。在另一个实验中，研究人员使用了一个中红外脉冲为11.4微米的自由电子激光器，这可以在低于样品带隙能量的能量下探测效果。对LIPSS样品的分析是在显微镜和宏观上进行的。使用透射电子显微镜（TEM）研究了微观的结晶度和纯度，而使用同步辐射高能X射线衍射（XRD）研究了更宏观的应变和广义结构的稳定性分析。"当使用Ti:Sapphire激光时，观察到的LIPSS保留了硅的高度结晶性，但似乎承担了一些残余的应变。相反，由中红外自由电子激光器形成的LIPSS导致了一些明显可见的缺陷。然而，该系统没有任何可观察到的应变，"宫川博士补充说。这项研究构成了第一份关于使用同步辐射高能X射线衍射技术对LIPSS的结晶性进行高分辨率、微观和宏观观察的报告。研究结果表明，LIPSS如何通过选择适当的激光器来操纵其缺陷、应变和周期性，从而为特定的应用进行调整和定制。沿着这些思路继续研究，可以进一步打开LIPSS广泛应用的途径，以实现低成本、简单、易得的纳米结构表面的制造，应用于广泛的光电设备。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339227.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339227.htm

打破玻恩·奥本海默近似 实验揭示了理论上存在已久的量子现象

打破玻恩·奥本海默近似实验揭示了理论上存在已久的量子现象一个含有两个铂原子的分子吸收了一个光子后开始振动。振动使分子的电子自旋发生翻转，从而使系统同时改变电子状态，这种现象被称为系统间交叉。资料来源：阿贡国家实验室这个模型在绝大多数情况下都是有效的，但科学家们正在测试它的极限。最近，一个科学家小组证明了这一假设在极快的时间尺度上被打破，揭示了原子核和电子动力学之间的密切关系。这一发现可能会影响太阳能转换、能源生产、量子信息科学等领域的分子设计。研究小组成员包括来自美国能源部阿贡国家实验室、西北大学、北卡罗来纳州立大学和华盛顿大学的科学家，他们最近在《自然》和《AngewandteChemieInternationalEdition》上发表了两篇相关论文。"我们的工作揭示了分子中电子自旋动力学和原子核振动动力学在超快时间尺度上的相互作用，"《自然》论文第一作者、西北大学副研究员ShahnawazRafiq说。"这些特性不能独立处理--它们混合在一起，以复杂的方式影响电子动力学。"当分子内原子核的运动变化影响到电子的运动时，就会产生一种叫做自旋-振动效应的现象。当分子内的原子核因其固有能量或光等外部刺激而振动时，这些振动会影响其电子的运动，进而改变分子的自旋，这是一种与磁性有关的量子力学性质。在一个称为系统间交叉的过程中，受激发的分子或原子通过翻转其电子自旋方向来改变其电子状态。系统间交叉在许多化学过程中都发挥着重要作用，包括光伏设备、光催化，甚至生物发光动物。要实现这种交叉，需要特定的条件和相关电子状态之间的能量差异。自20世纪60年代以来，科学家们就提出了自旋-振动效应可能在系统间交叉中发挥作用的理论，但对这一现象的直接观测被证明具有挑战性，因为它涉及到在极快的时间尺度上测量电子、振动和自旋状态的变化。阿贡杰出研究员、西北大学化学教授、这两项研究的共同通讯作者陈林说："我们使用超短激光脉冲--低至七飞秒，即十亿分之七秒--来实时跟踪原子核和电子的运动，这显示了自旋-振动效应是如何驱动体系间交叉的。"了解自旋-振动效应和系统间交叉之间的相互作用，有可能找到控制和利用分子电子和自旋特性的新方法。研究小组研究了北卡罗来纳州立大学教授、两项研究的共同通讯作者费利克斯-卡斯特拉诺（FelixCastellano）设计的四个独特的分子系统。每个系统都与其他系统相似，但它们的结构中包含可控的已知差异。这使得研究小组能够利用略有不同的系统间交叉效应和振动动力学来更全面地了解两者之间的关系。卡斯特拉诺说："我们在这些系统中设计的几何变化导致相互作用的电子激发态之间的交叉点在不同的能量和条件下发生略微不同的变化。这为调整和设计材料以增强这种交叉提供了启示"。在振动运动的诱导下，分子中的自旋-振动效应改变了分子内部的能量分布，增加了系统间交叉的概率和速率。研究小组还发现了与自旋振子效应的运行密不可分的关键中间电子态。华盛顿大学化学教授、能源部西北太平洋国家实验室研究员李晓松通过量子动力学计算预测并支持了这些结果。"这些实验实时显示出非常清晰、非常美丽的化学反应，与我们的预测不谋而合，"李晓松说，他是发表在《AngewandteChemie》国际版上的这项研究的作者之一。实验所揭示的深刻见解代表着在利用这种强大的量子力学关系设计分子方面向前迈进了一步。这对太阳能电池、更好的电子显示屏，甚至依赖光物质相互作用的医学治疗都可能特别有用。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387867.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387867.htm

全数字化量子模拟出手 在量子芯片上“搭”出时间晶体

全数字化量子模拟出手在量子芯片上“搭”出时间晶体此次，浙大研究团队首次尝试了“全数字化量子模拟”的实验方案。该方案在26量子比特的超导量子芯片上，通过操作高达240层深度的量子门，实现合作者的构思。相比于“类比量子模拟”，“全数字化量子模拟”的通用性更强，具有更高的编程灵活度和量子门精度，能够执行更多种类的量子算法。食盐、矿石等人们日常熟悉的一般晶体，构成它们的原子在空间排列上呈现周期性变化的规律。而时间晶体，也就是一种四维以上的空间晶体，其特征在时间上也呈现出周期性变化的规律。近日，《自然》杂志发表了由浙江大学（以下简称浙大）物理学院王震、王浩华研究组与清华大学交叉信息研究院邓东灵研究组等合作的研究成果。科研人员在超导量子芯片上首次采用全数字化量子模拟方式，实现了“拓扑时间晶体”这种全新的物质状态。在研究中，研究人员成功观测到了“拓扑时间晶体”的边缘因拓扑保护而呈现出离散时间晶体的行为，即浮球（Floquet）对称保护拓扑相。在超导量子芯片上使用数字化量子模拟的方法，有望被用于探索更多的物理学前沿问题。在寻找时间晶体过程中另辟蹊径联合团队绘制的数字量子模拟拓扑时间晶体概念图显示，超导量子芯片内部就像一个多姿多彩的量子世界。科学家们在这个量子世界中构建“拓扑时间晶体”。“拓扑时间晶体”规则排布的晶体代表保护拓扑的对称性，旋转的指针代表时间维度，中间不断流出的数字则代表数字模拟……在理论方面，关于时间晶体，有科学家曾提出离散时间晶体的概念，并提出了在一类非平衡态系统——量子多体局域化系统中创造时间晶体的理论模型；而在实验方面，近年来，有研究团队分别在离子阱平台、金刚石色心平台和核磁共振量子平台等多个平台上实现了“离散时间晶体”。时间晶体的特殊之处在于，它的周期性重复是自然且稳定的“基态”，即物质处于能量最低时的状态。浙大物理学院研究员王震解释说：“时间晶体并不需要像钟表运行那样消耗能量，其‘天性’类似于频闪或者呼吸，是周期性变化的。”两年前，清华大学教授邓东灵开始构思一种新的时间晶体，即尝试将拓扑的概念引入时间晶体。通过与浙大超导量子计算团队合作，他尝试在超导量子芯片上创造这类全新的时间晶体。“常规的时间晶体已经在一些实验平台中实现，而我们想尝试别人没有做过的。”王震说。联合团队基于浙大杭州国际科创中心量子计算创新工坊发布的“天目1号”超导量子芯片开展实验。该芯片依托于浙江大学微纳加工中心制作，其平均比特相干时间突破100微秒，达到了国际先进水平。该芯片采用较易扩展的近邻连通架构，具备更高的编程灵活度，以便执行更多种类的量子算法，具有更加广阔的研究前景。打磨出“全数字化模拟”利器近年来，在解决经典计算机无法胜任的复杂问题方面，量子计算显示出越来越强大的能力。科学家们认为，为了研究出适用范围广阔的“通用型量子计...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1304907.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1304907.htm

数学家找到了能且只能非周期性铺满平面的单一形状镶嵌块 “帽子”，解决了 “爱因斯坦*问题”。

数学家找到了能且只能非周期性铺满平面的单一形状镶嵌块“帽子”，解决了“爱因斯坦*问题”。https://vxtwitter.com/cs_kaplan/status/1637996332475359232https://cs.uwaterloo.ca/~csk/hat/arxiv.org/abs/2303.10798所以什么时候我们能买到这个形状的瓷砖？我已经等不及了！*跟科学家爱因斯坦没有关系，是用德语einStein“一片”玩的文字游戏。是数学中的一个研究领域，研究没有平移对称性的平面镶嵌。（简单来讲，铺地砖的时候无论怎么整体移动所有地砖都不能和最初的形状完美重合的铺法；相对地，生活中常见的正方形地砖铺法就属于周期性镶嵌。）著名的就是此领域中的一个重要发现。对非周期性镶嵌的研究还在物理上发现了。

日本产综研将与英伟达合作打造量子计算系统

日本产综研将与英伟达合作打造量子计算系统日本经济产业省下属的研究所--日本产业技术综合研究所(AIST)据悉将与英伟达合作打造量子计算系统，计划明年起向企业和研究人员收费提供服务。量子计算能够实现高速、复杂的计算处理，这将提高药物发现研究和物流的效率。日本产业技术综合研究所正在建构名为ABCI-Q的量子人工智能混合云系统。英伟达已经向ABCI-Q提供图形处理器(GPU)，同时也将通过云端服务提供量子计算软件。研究人员可以通过云端系统输入问题，并从计算机获取答复。AIST希望通过向民间机构开放系统的方式，能够进一步推动量子计算技术的发展。——、