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48个逻辑比特——原子阵列量子计算新突破

物理 2024年第1期53卷 50-52页

作者：陈文兰胡嘉仲顾颖飞翟荟清华大学物理系北京100084 清华大学高等研究院北京100084

2023年12月,哈佛大学实验组及其合作者宣布,在基于原子阵列的量子计算平台上,用量子纠错码编码了48个逻辑比特,并进行了逻辑比特之间的逻辑门操作[1]。这一进展引发了国内外极大的兴趣和关注。本文试图通俗、准确地简述该研究方向的进展... 详细信息

2023年12月,哈佛大学实验组及其合作者宣布,在基于原子阵列的量子计算平台上,用量子纠错码编码了48个逻辑比特,并进行了逻辑比特之间的逻辑门操作[1]。这一进展引发了国内外极大的兴趣和关注。本文试图通俗、准确地简述该研究方向的进展,客观、科学地分析该方向未来的前景和挑战,以供读者参考。

关键词：量子纠错码量子计算哈佛大学阵列比特逻辑合作者原子

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基于受激辐射的多色激光原子冷却模拟

基于受激辐射的多色激光原子冷却模拟

作者：郑丽慧吉林大学

学位级别：硕士

近几十年来,随着各种冷却技术的不断发展,冷原子体系在实验上得以实现。冷原子由于其显著的量子特性使得其在量子通信、量子计算、量子精密测量、超冷化学反应、量子多体物理等领域有着重要的应用。激光冷却是制备冷原子的重要方法,在... 详细信息

近几十年来,随着各种冷却技术的不断发展,冷原子体系在实验上得以实现。冷原子由于其显著的量子特性使得其在量子通信、量子计算、量子精密测量、超冷化学反应、量子多体物理等领域有着重要的应用。激光冷却是制备冷原子的重要方法,在原子物理学研究中发挥着重要作用。此外,在磁光阱、光晶格、离子阱等其它实验平台中,激光冷却也是不可或缺的一项冷却技术。但是随着激光冷却原子与分子的不断发展,对激光冷却技术也提出了更高的需求。例如:更大的激光冷却力、更宽的冷却速度范围、更短的冷却时间、更低的冷却温度等等。要想在实验技术上取得提升,往往需要理论模拟的先行指导,想要在实验中取得更优的参数,就需要数值模拟进行理论分析。激光冷却中自发辐射力在冷原子的制备和研究中发挥着重要的作用,其在单色场中的力最大不超过?6)/2。在双色场和多色场中的冷却受激力有理论表明可大于?6)/2,更有助于激光冷却。本篇论文主要探究能否利用宽谱带脉冲实现高效的激光冷却原子。重点分析了在四色场和六色场中冷却受激力随激光束失谐、位相、场强等条件变化而带来的影响,以及在特定参数下冷却受激与运动速度的依赖关系。主要方法是求解在多色光场中旋转波近似下的光学布洛赫方程,计算冷却受激力的大小。通过数值模拟得出结果并进行对比分析,显示增加光束构成的多色场(四色场、六色场)中原子的冷却受激力比自发辐射力大的多,实现了数量级的提升。本论文理论数值模拟了四色场和六色场中冷却受激力的大小,并且对比分析四色场和六色场中的冷却受激力的最优参数。主要分为以下两个部分:第一部分介绍了四色场的构成,并且通过改变四色场下激光束的失谐、拉比频率(场强)、位相和失谐的奇偶性条件,详细探究了改变这些条件对冷却四色受激力的影响。在特定的条件下,得出冷却四色受激力与运动速度的依赖关系。第二部分介绍了六色场的构成,并且通过改变六色场下激光束的失谐、拉比频率(场强)、位相和相对位相等条件,分析了六色受激力随着这些条件改变所带来的变化。在特定的条件下,得出冷却六色受激力与运动速度的依赖关系。通过理论数值模拟得出:在不同的激光场中,改变不同的条件,能够得出在特定条件下,冷却受激力与速度的最优依赖关系。且理论结果表明受激辐射取代自发辐射产生的受激力突破了自发辐射力的上限,能够在较短时间和较短距离内实现更高效的激光冷却。

关键词：原子激光冷却双色场多色场多色受激力

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原子气室发展与应用小器件大用途

海陆空天惯性世界 2024年第4期 151-152页

作者：蔡玉珍李新坤刘院省何娇不详

原子磁力仪以碱金属原子气室为核心,利用原子自旋在磁场下进动信号获取外部磁场信息。SERF磁力仪是一种工作在SERF态下的新型碱金属原子磁力仪,灵敏度不受自旋交换弛豫的影响,是目前最敏感的传感器,并且具有易于小型化、高空间分辨率等... 详细信息

原子磁力仪以碱金属原子气室为核心,利用原子自旋在磁场下进动信号获取外部磁场信息。SERF磁力仪是一种工作在SERF态下的新型碱金属原子磁力仪,灵敏度不受自旋交换弛豫的影响,是目前最敏感的传感器,并且具有易于小型化、高空间分辨率等优点。如图5所示,碱金属气室是SERF磁力仪的灵敏核心,原子气室是原子自旋极化、自旋弛豫和磁致进动等物理过程的发生场所。原子气室内通常充有碱金属和缓冲气体(N2、He),泵浦光使碱金属电子自旋极化,该极化磁矩在外场下将进行拉莫尔进动,该进动频率由原子种类和外部磁场决定,通过对已知原子种类的进动频率测量,实现对外场的测量。

关键词：物理过程原子电子自旋极化外部磁场进动自旋弛豫磁力仪发生场所

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原子掺杂对非汞催化剂性能的影响

天津化工 2024年第3期38卷 1-4页

作者：任跃功李春耕天津大学化工学院天津300350 天津渤化化工发展有限公司天津300450

非汞催化剂代替高毒性的汞催化剂用于氯乙烯合成具有非常重要的研究意义。为了进一步提升非汞催化剂的活性和稳定性,采用原子掺杂改性催化剂的方法得到广泛研究。本文通过总结非汞催化领域的研究成果,结合本公司团队在非汞催化剂方面的... 详细信息

非汞催化剂代替高毒性的汞催化剂用于氯乙烯合成具有非常重要的研究意义。为了进一步提升非汞催化剂的活性和稳定性,采用原子掺杂改性催化剂的方法得到广泛研究。本文通过总结非汞催化领域的研究成果,结合本公司团队在非汞催化剂方面的开发经验,论述了单原子氮、磷、硫以及双原子氮-硼、氮-硫等掺杂对催化剂的物化性质以及催化性能的改性效果。

关键词：催化剂氯乙烯原子掺杂

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用矩阵行运算方法求解原子、知识基和学习空间

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河北师范大学学报（自然科学版） 2024年第5期48卷 462-469页

作者：黄丽萍李进金闽南师范大学计算机学院福建漳州363000 福建省数据科学与智能应用重点实验室福建漳州363000 闽南师范大学数学与统计学院福建漳州363000 泉州师范学院数学与计算机科学学院福建泉州362000

原子、知识基和学习空间是知识空间理论的重要概念.本文在Dowling提出的计算知识基方法的基础上,运用矩阵行运算方法求解知识空间中的原子和知识基;根据极小知识状态和极小技能集的定义,发现矩阵行运算方法同样适用于技能约简的求解,并... 详细信息

原子、知识基和学习空间是知识空间理论的重要概念.本文在Dowling提出的计算知识基方法的基础上,运用矩阵行运算方法求解知识空间中的原子和知识基;根据极小知识状态和极小技能集的定义,发现矩阵行运算方法同样适用于技能约简的求解,并通过行运算后的矩阵得到每个问题和极小知识状态的关系,判别知识空间是否是良级;最后,通过添加新的有效技能,将非良级的知识空间转换为学习空间.

关键词：知识基原子知识空间技能约简良级

基于科学思维发展的"原子质量的计量"教学设计

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中学化学教学参考 2024年第9期 18-21页

作者：范华靳辉淄博市博山中学山东淄博255200

以"原子质量的计量"为例,从科学思维发展的视角出发,遵循从生活走向化学、从化学走向社会的思路,融合生产生活中计量实践活动,对学生进行系统的科学计量教育,引导学生在问题解决中运用比较、归纳、分析、评价等思维方法,结合天文计量等... 详细信息

以"原子质量的计量"为例,从科学思维发展的视角出发,遵循从生活走向化学、从化学走向社会的思路,融合生产生活中计量实践活动,对学生进行系统的科学计量教育,引导学生在问题解决中运用比较、归纳、分析、评价等思维方法,结合天文计量等跨学科知识以及相对原子质量标准演变的化学发展史料开展证据推理,搭建原子质量计量的思维支架,构建原子质量计量的思维模型,帮助学生在批判质疑中深度理解原子计量蕴含的科学方法和计量思想,发展学生的科学思维.

关键词：科学思维计量原子相对原子质量

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面向未来信息器件的原子制造技术

真空科学与技术学报 2023年第5期43卷 367-389页

作者：杨海涛中国科学院物理研究所北京100190

未来信息器件朝着更小尺寸、更低功耗、更高性能的方向发展,其制造技术必将进入到原子尺度,原子制造技术的发展将会孕育出颠覆性的新材料和新器件。本文综述了有望发展为规模化原子制造技术的一些制备方法,如分子束外延技术、扫描探针... 详细信息

未来信息器件朝着更小尺寸、更低功耗、更高性能的方向发展,其制造技术必将进入到原子尺度,原子制造技术的发展将会孕育出颠覆性的新材料和新器件。本文综述了有望发展为规模化原子制造技术的一些制备方法,如分子束外延技术、扫描探针操纵技术、化学气相制备技术、原子级刻蚀技术等,同时分析了发展面向未来信息器件的原子制造技术所面临的难题,展望了原子制造技术的应用前景和发展趋势。

关键词：原子制造原子操纵信息器件

原子价壳层电子量子拓扑指数与元素电负性的关系

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化学学报 2005年第14期63卷 1348-1356,i005页

作者：李忠海戴益民文松年聂长明周丛艺中南林学院生命科学与技术学院长沙410004 南华大学化学化工学院衡阳421001

在基态原子价壳层电子隐核图的基础上,基于拓扑化学原理以及原子价壳层电子结构特征,构建了原子价壳层电子量子拓扑指数(AEI),它对基态原子实现唯一性表征,结合原子价壳层电子平均化能(∑niEi/∑ni)等参数,建立了一套新的元素电负性标度... 详细信息

在基态原子价壳层电子隐核图的基础上,基于拓扑化学原理以及原子价壳层电子结构特征,构建了原子价壳层电子量子拓扑指数(AEI),它对基态原子实现唯一性表征,结合原子价壳层电子平均化能(∑niEi/∑ni)等参数,建立了一套新的元素电负性标度:XN=-0.588710AEI1+0.761214AEI2+0.154982(∑niEi/∑ni)-0.080929.该式给出了周期表中氢至镅共95种元素的电负性,结果表明新电负性标度XN与Pauling电负性标度颇为一致.进一步从原子价轨道量子拓扑指数确定了sp,sp2,sp3杂化轨道的电负性.新标度在元素和物质的结构-性质研究中具有一定的适用性.

关键词：原子价壳层电子量子拓扑指数元素电负性轨道电负性密度泛函理论

单原子/量子点杂化碳泡沫的制备及其稳定钠金属负极的研究

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单原子/量子点杂化碳泡沫的制备及其稳定钠金属负极的研究

作者：赵思敏北京化工大学

学位级别：硕士

发展低成本、高容量、长寿命的化学电源是推动电动汽车、电子产品可持续发展的关键。由于钠金属理论容量高、电位低以及储量丰富,钠金属电池的开发成为当前的研究热点。然而,钠金属负极存在界面层(SEI)不稳定、枝晶生长严重和体积变化... 详细信息

发展低成本、高容量、长寿命的化学电源是推动电动汽车、电子产品可持续发展的关键。由于钠金属理论容量高、电位低以及储量丰富,钠金属电池的开发成为当前的研究热点。然而,钠金属负极存在界面层(SEI)不稳定、枝晶生长严重和体积变化大等问题,致使钠金属电池不仅库仑效率低、循环寿命短而且存在严重安全隐患,尚不能商业应用。构建三维(3D)多孔碳主体可以降低局部电流密度、提供充沛存储空间,从而成为调控Na成核和生长的最有效途径之一。然而,如何设计多功能的3D碳主体仍然是一个巨大的挑战。本文通过金属有机膦框架(MOFs)衍生策略制备了镍原子/量子点杂化的3D碳泡沫(Ni SA/QD@CFs)。Ni SA/QD@CFs具有90.16%的高孔隙率、4.71 cmg的大孔容以及0.19 g cm的低密度。均匀分布的Ni原子和量子点作为成核位点,能有效调控Na的初始成核和平滑生长。此外,相互连接的大孔提供了丰富的三维容Na空间,有效抑制了枝晶生长。因此,在1 m A cm、1 m Ah cm的条件下,Ni SA/QD@CFs电极能够以99.8%的库仑效率稳定循环2000次。Na-Ni SA/QD@CFs‖Na-Ni SA/QD@CFs对称电池能以8 m V的滞后电压稳定循环2700h。此外,Na-Ni SA/QD@CFs‖NaV(PO)全电池在1A g(>8 C)时经过400次的稳定循环,容量仍能达到88.8 m Ah g,保持率高达95.69%。MOFs衍生杂化碳泡沫的新策略为钠金属负极主体材料的设计及应用开辟了新途径。

关键词：钠金属负极 MOFs衍生原子量子点碳泡沫