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时间、信息与人工智能

物理 2024年第6期53卷 357-367页

作者：祁晓亮斯坦福大学物理系路径积分科技有限公司

近年来，人工智能(AI)大语言模型取得了突飞猛进的发展，将人工智能对人类社会的影响也拓宽到了前所未有的范围。文章将从与物理学有关的两个角度——信息和时间尺度，来谈谈作者对大语言模型带来的人工智能革命的一些不成熟的见解。文... 详细信息

近年来，人工智能(AI)大语言模型取得了突飞猛进的发展，将人工智能对人类社会的影响也拓宽到了前所未有的范围。文章将从与物理学有关的两个角度——信息和时间尺度，来谈谈作者对大语言模型带来的人工智能革命的一些不成熟的见解。文中首先回顾大语言模型的基本原理和近期发展，再讨论从信息的动力学和复杂度的角度如何看待大语言模型的意义。基于人工智能模型和人类认知系统的比较，也会探讨人工智能的下一步发展方向，以及AI智能体方面的探索和发展。

关键词：大语言模型人工智能信息复杂性系统1 系统2

纳米光纤-半导体量子点分子耦合系统中光孤子的存储与读取

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物理学报 2024年第16期73卷 64-71页

作者：曾莹佘彦超张蔚曦杨红铜仁学院物理与电子工程系铜仁554300 吉首大学物理与机电工程学院吉首416000

本文解析研究了基于纳米光纤-半导体量子点分子耦合系统中时间光孤子存储和读取.结果表明,由于半导体量子点分子中点间隧穿诱导透明效应,系统中的光吸收被大大抑制.同时,纳米光纤的横向约束能增强光与系统的相互作用,增强的系统非线性... 详细信息

本文解析研究了基于纳米光纤-半导体量子点分子耦合系统中时间光孤子存储和读取.结果表明,由于半导体量子点分子中点间隧穿诱导透明效应,系统中的光吸收被大大抑制.同时,纳米光纤的横向约束能增强光与系统的相互作用,增强的系统非线性响应能平衡色散效应得到稳定的时间光孤子.进一步研究表明,通过关闭和打开点间隧穿耦合,系统中可实现光孤子的高效率和高保真度的存储与读取.上述结果对于固体量子材料中全光信息处理的实际应用具有一定的指导意义和潜在的应用价值.

关键词：隧穿诱导透明光孤子的存储和读取量子点纳米光纤

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X射线CT引导的小鼠皮下肿瘤精准照射

核电子学与探测技术 2024年第2期44卷 214-222页

作者：吴其蔚郑澄陈家豪杨益东中国科学技术大学物理学院工程与应用物理系合肥10358

临床前小动物放射治疗是探索放射生物学机制和开发新的癌症治疗方法的重要手段。传统的小动物放疗研究由于缺乏图像引导,剂量递送误差较大,影响治疗效果和实验效率。为了克服这一限制,本研究基于实验室自主研制的小动物精准放射治疗研... 详细信息

临床前小动物放射治疗是探索放射生物学机制和开发新的癌症治疗方法的重要手段。传统的小动物放疗研究由于缺乏图像引导,剂量递送误差较大,影响治疗效果和实验效率。为了克服这一限制,本研究基于实验室自主研制的小动物精准放射治疗研究平台,针对小鼠皮下肿瘤模型开发了一种图像引导放射治疗的方法。本方法在保证肿瘤控制的同时,可以最大限度减少对健康组织的损伤,更好地满足动物皮下肿瘤照射的需求。

关键词：放射治疗图像引导动物皮下肿瘤

带空气狭缝倒置结构的脊型硫系光波导后向受激布里渊散射研究

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物理学报 2024年第1期73卷 201-210页

作者：杨熙飞尚磊邹林儿沈云南昌大学物理与材料学院南昌330031

受激布里渊散射效应具有光谱线宽窄、频率稳定和增益方向敏感等优点,常用于激光器,慢光产生和微波光子滤波器等.本文基于As_(2)S_(3)硫系玻璃、以SiO_(2)为衬底设计了一种亚微米尺寸的带空气狭缝倒置结构脊型波导结构,具有高达8.22×10^... 详细信息

受激布里渊散射效应具有光谱线宽窄、频率稳定和增益方向敏感等优点,常用于激光器,慢光产生和微波光子滤波器等.本文基于As_(2)S_(3)硫系玻璃、以SiO_(2)为衬底设计了一种亚微米尺寸的带空气狭缝倒置结构脊型波导结构,具有高达8.22×10^(4)W^(–1)·m^(–1)的后向受激布里渊散射增益系数.研究显示在该结构的同种光学和声学模式下,更小的声光场有效模场面积具有更高的后向受激布里渊散射增益系数.还分析了硫系玻璃的光学损耗对后向受激布里渊散射的影响,发现当波导长度超过最优值后,斯托克斯光波功率开始下降,而增大泵浦光功率不仅可以提高斯托克斯光波功率的极大值,同时还会增大波导长度的最优值.当所输入的泵浦光功率为20 mW时,受激布里渊散射增益达到100 d B波导长度仅需要2 cm,这非常有利于光子器件的片上集成.

关键词：受激布里渊散射硫系光波导有效模场面积光学损耗

携带横向轨道角动量的时空局域波包的传输特性(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 294-300页

作者：张年佳曹前 Chong Andy 詹其文上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 釜山国立大学物理系韩国釜山46241

光学轨道角动量(OAM)可以纵向OAM的形式存在于空间涡旋光束中,或以横向OAM的形式存在于时空光涡旋波包中。与涡旋光束不同,时空光涡旋波包在传播过程中同时受到衍射和色散效应的影响,造成波包在时空域内的展宽,并且时空光涡旋波包携带... 详细信息

光学轨道角动量(OAM)可以纵向OAM的形式存在于空间涡旋光束中,或以横向OAM的形式存在于时空光涡旋波包中。与涡旋光束不同,时空光涡旋波包在传播过程中同时受到衍射和色散效应的影响,造成波包在时空域内的展宽,并且时空光涡旋波包携带的横向OAM也会在传播过程中分裂。这两点限制了横向OAM在其他研究领域的应用。本文引入并研究了携带横向OAM的三维时空局域波包,此波包可以同时克服衍射与色散效应造成的时空域三维变化。在传播过程中,该时空局域波包的时空域分布不变,且在遇到障碍物后也能快速重新恢复到原有的状态,具有传播不变以及自恢复的特性。本文对时空局域波包的传播过程以及经过障碍物后的恢复过程进行了数值模拟仿真,证实了其传播不变特性和自恢复特性。这种携带横向OAM的三维时空局域波包为横向OAM未来的利用提供了新的机遇,有望应用于光通信、量子光学、光学成像等领域。

关键词：横向光学轨道角动量三维时空局域波包传播不变自恢复

重离子储存环CSRe上类钠Kr^(25+)离子的双电子复合精密谱学实验研究

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物理学报 2024年第12期73卷 147-158页

作者：邵林黄忠魁汶伟强汪书兴黄厚科马万路刘畅汪寒冰陈冬阳刘鑫周晓鹏赵冬梅张少锋朱林繁马新文华南师范大学物理学院量子调控工程与材料重点实验室广州510006 中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学技术大学近代物理系合肥230026

高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验研究,不仅对天体等离子体和聚变等离子体的研究具有重要意义,而且可以作为一种新的精密谱学工具,用来检验强场量子电动力学效应、测量同位素移动及提取原子核电荷半径等.在兰州重离子储存环CSRe上... 详细信息

高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验研究,不仅对天体等离子体和聚变等离子体的研究具有重要意义,而且可以作为一种新的精密谱学工具,用来检验强场量子电动力学效应、测量同位素移动及提取原子核电荷半径等.在兰州重离子储存环CSRe上,安装了专门用于电子-离子复合精密谱学实验的电子束能量调制系统,质心系下电子-离子碰撞能量的调制范围达到0—1 keV.在CSRe电子冷却器下游安装了自主研制的塑料闪烁体探测器和多丝正比探测器,用于探测复合离子.在此基础上,使用Kr^(25+)离子在CSRe上进行了首次双电子复合测试实验,实验测量了质心系能量0—70 eV的双电子复合速率系数.为了更好地理解实验测量结果,利用FAC(flexible atomic code)程序计算了Kr^(25+)离子的双电子复合速率系数,并与实验做了细致对比,整体符合很好,而且发现3s→41(△n=1)的共振跃迁对实验谱线有很大的贡献.实验结果表明,CSRe双电子复合实验平台具有非常好的稳定性和可重复性,能够为下一步开展更高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验、检验强场量子电动力学效应以及原子核性质精密测量等前沿实验提供支持.

关键词：双电子复合储存环CSRe 电子冷却器多丝正比探测器

Ag/g-CN复合光催化剂的制备及其光解水产氢性能研究

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化工新型材料 2024年

作者：王瑞富笑男郭叶飞张进峰陈蓉沈凡博河南工业大学物理学院上海大学理学院物理系

通过光沉积法制备了银含量不同的银/石墨相氮化碳(Ag/g-C3N4)复合光催化剂。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪等对其表面形貌、结构、化学组成及光学性能进行了表征和测试。结果表明：Ag/g-C... 详细信息

通过光沉积法制备了银含量不同的银/石墨相氮化碳(Ag/g-C3N4)复合光催化剂。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪等对其表面形貌、结构、化学组成及光学性能进行了表征和测试。结果表明：Ag/g-C3N4复合光催化剂主要由不规则的大块颗粒和许多大小、形状不一的小颗粒组成；Ag纳米颗粒的引入没有改变g-C3N4的晶体结构，Ag纳米颗粒以零价金属形式存在；Ag/g-C3N4复合光催化剂紫外区光吸收性能显著提高；Ag纳米颗粒的引入有效地抑制了光生电子-空穴对的复合，同时也促进了电荷的迁移。光解水产氢实验表明，Ag 含量不同的Ag/g-C3N4复合光催化剂的产氢速率相比于g-C3N4都明显提升，且1%Ag/g-C3N4的产氢速率最佳，达到了636.71 μmol/（g·h），是g-C3N4的 8.9倍。

关键词：石墨相氮化碳银纳米颗粒光解水产氢催化剂

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机器学习势在铁电材料研究中的应用

金属学报 2024年第10期60卷 1312-1328页

作者：刘仕黄佳玮武静西湖大学理学院物理系香港大学机械工程系

铁电材料作为一类具有自发极化且极化外场可控的功能材料，在非易失信息存储方面有着广阔的应用前景，同时也面临着许多挑战。铁电材料的性能与在外场作用下极化的动力学行为密切相关，在观测精度受限的实验条件下，高精度的原子级材料... 详细信息

铁电材料作为一类具有自发极化且极化外场可控的功能材料，在非易失信息存储方面有着广阔的应用前景，同时也面临着许多挑战。铁电材料的性能与在外场作用下极化的动力学行为密切相关，在观测精度受限的实验条件下，高精度的原子级材料模拟手段显得尤为重要。分子动力学为在较大的空间和时间尺度上研究材料动力学过程提供了理想的手段，然而受制于传统力场精度差、开发难度高、可移植性差等问题，基于经典力场的分子动力学模拟在新材料上的应用受到了较大的阻碍。机器学习方法的发展为力场开发带来了新的思路。在众多机器学习势中，深度势能（DP）是一种基于深度神经网络的势能模型，具备与密度泛函理论（DFT）相媲美的精度，同时还拥有接近传统经典力场的高效计算性能。本文主要介绍了DP在铁电材料中的开发与应用，通过DP模拟，在原子尺度深入探究铁电材料中的相变机制和极化反转过程。主要工作包括重要铁电材料HfO2、经典钙钛矿铁电材料的深度势开发和测评，基于深度势能分子动力学揭示铁电HfO2中超高O2-迁移率的微观机制，以及SrTiO3极性畴界诱导的挠曲铁电和体光伏效应。

关键词：铁电材料分子动力学机器学习深度势能

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离子共振跃迁中的阿秒拉曼时延

科学通报 2024年第17期69卷 2315-2317页

作者：王小伟赵晶赵增秀国防科技大学理学院物理系长沙410073

神秘的原子分子世界有着与宏观世界迥然不同的物理规律.那里的电子被原子核的强大势场束缚在埃米(1Å=1×10–10 m)量级的狭小空间,并以阿秒(1 as=1×10–18 s)量级的本征时间尺度绕核高速运动来抗衡原子核的吸引,最终与原子核达到稳定... 详细信息

神秘的原子分子世界有着与宏观世界迥然不同的物理规律.那里的电子被原子核的强大势场束缚在埃米(1Å=1×10–10 m)量级的狭小空间,并以阿秒(1 as=1×10–18 s)量级的本征时间尺度绕核高速运动来抗衡原子核的吸引,最终与原子核达到稳定的平衡.直到近代超强飞秒激光脉冲的出现,人们才有能力打破这一平衡.强激光脉冲的电场可与原子势场相比拟,足以瞬间将价电子剥离,这一多光子参与的极端非线性过程被称为强场电离[1,2]。

关键词：非线性过程物理规律狭小空间原子分子多光子