Year: 2023

Acoustic valley-Hall topological metamaterial makes a perfect antenna. 特刊详情 客座编辑 张志旺，南京大学 薛昊冉，香港中文大学 陆久阳，武汉大学 主题范围 Recently, understanding topological phenomena, originating from condensed-matter physics in classical wave systems, is attracting increasing interest from the research community. The advancement of arbitrarily designed structures and precise measuring technology have enabled unprecedented manipulation of sounds in various engineered acoustic topological...

日期：2023年11月24-27日 地点：浙江金华君澜大饭店 近年来，全球量子科技发展突飞猛进，人类社会正迎来以量子计算、量子通信和量子精密测量等技术为代表的“第二次量子革命”。中国科学家完成的“墨子号”量子卫星、“九章”和“祖冲之号”量子计算机等一系列项目标志着中国在量子信息技术领域已取得世界瞩目的重大突破。为进一步展示和交流量子科学与光学工程等前沿交叉学科融合发展的成果，推动量子信息领域技术转化和产业化进程，提升中国在量子信息领域的国际影响力和话语权，中国光学工程学会联合中国科学技术大学等优势单位拟定于2023年11月24-27日在浙江金华隆重举办“International Conference on Quantum Photonics (QPhotoniX 2023) ”。届时全球量子信息领域学术界和产业界专家、学者、科研人员齐聚金华，围绕量子计算、量子通信、量子精密测量和相关产业开展学术研讨和应用对接等活动。大会组委会诚邀诺贝尔奖和沃尔夫奖的国际大咖和国内外权威院士和行业专家出席大会做精彩报告！ 合作出版 PhotoniX（SCI）、Light（SCI）、Quantum Science and Technology（SCI）、Reports on Progress in Physics（SCI）、SPIE会议文集（EI）等。 期刊介绍 Quantum Science and Technology 2022年影响因子：6.7  Citescore：11.6 Quantum Science and Technology（QST）是一本多学科、高影响力的期刊，致力于出版涵盖所有量子技术科学和应用的高质量和重要的研究。QST涵盖应用数学、凝聚态物质、量子光学、原子物理和材料科学的各个领域，并涉及到化学、生物学、工程学、计算机科学和机器学习。除了定期的原创研究外，QST还出版专题综述和征集热点问题文章的特刊，从而对该领域最新和最有趣的研究进行概述。   Reports on Progress in Physics 2022年影响因子：18.1  Citescore：32.3 Reports on Progress in Physics（ROPP）作为涵盖物理学各分支的权威性综述期刊，长期以来享有盛誉。所有综述均由编委会邀请全球顶尖专家撰写，覆盖物理的经典和热点议题。同时，ROPP现在开始接受原创研究文章投稿。 组织机构 指导单位： 国家自然科学基金委员会 国际光学学会（OPTICA）   主办单位： 中国光学工程学会 金华市人民政府 承办单位 中国科学技术大学 浙江师范大学 PhotoniX...

本篇研究来自河北工程大学董昭和加拿大阿尔伯塔大学杨绍恺课题组。本研究首次结合深度失焦技术与深度神经网络，实现粒子场的高效三维定位；成功集成了YOLO框架，准确且高效地确定粒子的横向位置；利用生成对抗网络实现目标粒子不同深度的自动对焦，获得清晰焦点图像；在噪声环境中仍然展现出强大的检测与定位性能。 本研究解决了微观粒子研究中三维定位的关键挑战。传统方法在确定纵向位置时遇到困难，而我们的方法结合了深度学习和传统的图像处理技术，克服了这些限制。通过YOLO框架和GANs的集成，我们不仅实现了准确的粒子定位，而且实现了自动对焦，大大提高了粒子图像的清晰度。此外，算法的处理速度极快，适合实时应用。此研究为微观粒子领域提供了一个新的、有效的工具，有望推动相关领域的研究进展。 文章介绍 3D positioning and autofocus of the particle field based on the depth-from-defocus method and the deep networks Xiaolei Zhang（张小磊）, Zhao Dong（董昭）, Huaying Wang（王华英）, Xiaohui Sha（沙笑慧）, Wenjian Wang（王文健）, Xinyu Su（苏欣宇）, Zhengsheng Hu（胡争胜） and Shaokai Yang（杨绍恺） 通讯作者： 董昭，河北工程大学 杨绍恺，加拿大阿尔伯塔大学   研究背景： 微观粒子研究在生物医学、材料科学和环境工程等领域中都具有至关重要的地位。尽管粒子的横向位置可以通过中心定位或对象分割算法获得，但纵向位置的确定仍然是一项挑战。过去的研究已经提出了多种方法来解决这一问题，如多粒子成像法、数字全息术等，但这些方法往往效率不高，准确性也受到限制。近年来，深度学习在图像处理和识别领域取得了显著的进展，但在微观粒子研究中的应用仍处于起步阶段。我们认为，通过将深度学习技术与传统的粒子定位技术相结合，可以有效提高三维定位的准确性和效率。 因此，本研究的主要目的是探索和开发一种新的方法，结合深度失焦技术与深度神经网络，为微观粒子提供高效、准确的三维定位。此外，我们还希望通过集成先进的物体检测框架和生成对抗网络，实现对目标粒子不同深度的自动对焦，从而进一步提高粒子图像的清晰度和定位精度。   研究内容： 1.深度失焦技术与神经网络结合: 我们首次尝试将深度失焦技术与深度神经网络结合，为微观粒子的三维定位提供了新的视角。 2.高效的物体检测框架: 为了更精确地确定粒子的横向位置，我们引入了“你只看一次” (YOLO) 的物体检测框架。 3.自动对焦技术的改进: 我们采用了生成对抗网络 (GANs) 技术来提高目标粒子不同深度的自动对焦能力，确保获得清晰的焦点图像。   实验或理论方法： 我们对多种样本进行了测试，包括合成粒子、聚苯乙烯粒子、血细胞和浮游生物。在噪声环境中，我们的方法仍然展现出卓越的性能。为了验证我们的方法，我们还与传统的粒子定位方法进行了对比实验。   取得的成果: 1.快速处理:...

本篇研究来自北京大学前沿计算中心吴步娇课题组。本研究将最近在量子比特体系中提出的测量算法推广到玻色子系统，如经典影层析扫描和其他局部测量方案，并计算了不同情形下的理论复杂度上界。 文章介绍 Efficient measurement schemes for bosonic systems Tianren Gu（顾天任）, Xiao Yuan（袁骁） and Bujiao Wu（吴步娇） 通讯作者： 吴步娇，北京大学前沿计算中心   研究背景： 玻色子是自然界中最基本的粒子形式之一。对玻色子系统的高效测量对于在基于量子比特的量子计算机上模拟玻色子（如原子核）的复杂物理现象，以及从本身由玻色子构建的量子模拟器/计算机（例如连续变量量子计算机）中提取经典信息具有关键意义。 传统的玻色子系统测量方法采用量子态断层扫描（QST）来重构量子态，但这通常需要指数资源。前不久，Huang等人基于Aaronson之前的工作提出了量子比特系统中的经典影层析扫描（Classical Shadow）算法。该算法仅需要对量子系统执行多项式数量的测量，显著提升了测量效率。在此基础上，可以考虑将量子比特系统上的优化测量算法推广到玻色子系统。   研究内容： 研究将最近在量子比特体系中提出的测量算法推广到玻色子系统，如经典影层析扫描和其他局部测量方案，并计算了不同情形下的理论复杂度上界。 研究考虑了对能量进行截断后产生的qudit（高维量子比特）系统和一般的连续变量描述的玻色子系统，分别对应于离散量子计算机上的模拟玻色子系统和物理实验中常见的玻色子系统。对于前者，研究提出了一个qudit系统的局部测量方法：通过将测量基底扩充为General Gell-Mann基底 (GGB)，在量子比特下的测量算法可以自然推广到更高维度，并在理论上证明了在这种情形下测量的复杂度仍是关于系统局域度（locality）指数的。对于后者，研究引入了一组连续变量测量基，并将测量算法在此情形下推广。研究证实其理论复杂度仍然具备与前一种情形相似的形式。 图1(a-b). 水分子振动能量级别的数值结果，这里比较了CS方法和我们设计的局部测量算法在估计（a）振荡器基态 |000⟩ 的能量（b）GHZ态的期望值的近似结果比较。(c-d) 使用多模随机高斯态估计连续变量局部测量算法的性能，其中（c）为度为K的随机可观测量的无单位估计误差，（d）为不同模态数N和度K的估计误差的一般情况。 研究使用了水分子核振动系统和连续光学系统分别对两种情形下的算法进行了数值模拟，如图1所示。模拟结果显示，与传统方法相比，研究所提出的算法性能得到了显著提升。 期刊介绍 Quantum Science and Technology 2022年影响因子：6.7  Citescore：11.6 Quantum Science and Technology（QST）是一本多学科、高影响力的期刊，致力于出版涵盖所有量子技术科学和应用的高质量和重要的研究。QST涵盖应用数学、凝聚态物质、量子光学、原子物理和材料科学的各个领域，并涉及到化学、生物学、工程学、计算机科学和机器学习。除了定期的原创研究外，QST还出版专题综述和征集热点问题文章的特刊，从而对该领域最新和最有趣的研究进行概述。

IOP出版社每月从年度重点期刊中精选一系列文章供大家阅读，这些文章体现了IOP期刊的高质量和创新性，并呈现了一些受关注的研究工作。欢迎大家阅读下载！ 精选文章 Physics Quantum Science and Technology Do quantum circuit Born machines generalize? Kaitlin Gili, Mohamed Hibat-Allah, Marta Mauri, Chris Ballance and Alejandro Perdomo-Ortiz   Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical Tetrahedron genuine entanglement measure of four-qubit systems Meng-Li Guo, Zhi-Xiang Jin, Bo Li and Shao-Ming Fei   Machine Learning: Science and Technology Symmetric tensor networks for generative modeling...

特刊详情 客座编辑 Varun Chaudhary   瑞典查尔姆斯理工大学 Dr. Varun Chaudhary is an assistant professor at the Department of Industrial and Materials Science in Chalmers University of Technology, Sweden. He received his PhD from the Interdisciplinary Graduate School, Nanyang Technological University (NTU) Singapore, his M.Tech. in Materials Science from Indian Institute of Technology Kanpur, India, and his M.Sc....

本篇研究来自北京大学新结构经济学研究院林毅夫课题组。文章采用模拟的方法研究了经济复杂性测度如何与经济基本面直接相关。在解释现实世界的专业化模式方面，FI比ECI表现得更好：经济上比较成功的国家不仅会因为比较优势生产复杂产品，也会因为绝对优势生产各种可能的产品。文章还分析了价格扭曲如何影响经济复杂性测度对收入差异的预测能力。通过提高国家劳动密集型商品的边际成本，中等国家经济的专业化模式向资本密集型商品转移，同时国民收入下降。 文章介绍 A reasoning of economic complexity based on simulated general equilibrium international trade modelYumin Hu(胡裕民), Zhongchen Fan(樊仲琛), Justin Yifu Lin(林毅夫) and Mingzhi (Jimmy) Xu(徐铭梽) 通讯作者： 徐铭梽，北京大学新结构经济学研究院   研究背景： 为什么一些国家会比另一些国家更擅长生产某些商品呢？这个问题的答案或许可以揭示经济增长的基本来源。构建国际贸易网络量化经济复杂性是解决这一问题的有效方法。经济复杂性有两个著名的度量指标：经济复杂性指数（economic complexity index，ECI）和适应性指数（fitness index，FI）。目前已经证实，专门生产复杂产品的国家（即ECI和FI值更高的国家），其未来经济增长速度更快。本文通过建立一个一般均衡国际贸易的模拟模型（multi-country general equilibrium international trade model），研究了经济复杂性指数（ECI）和适应性指数（FI）与经济基本面的直接关系，建立了明确的理论基础。该模型以李嘉图贸易模型为基础，结合Heckscher-Ohlin模型中的要素禀赋和技术形成比较优势，考虑了价格扭曲对各国生产的影响。   研究内容： 实证部分，为了描述每个国家的生产专业化模式，作者基于联合国贸易数据库（Comtrade Database）2005年至2015年国际贸易数据，计算了各个国家每年的ECI和FI。可以看出，当按照ECI排序时，高复杂度的国家倾向于生产复杂产品，但也存在一些异常情况，即高复杂度国家生产简单产品而低复杂度国家生产复杂产品。而按照FI排序时，专业化矩阵显示出上三角形状，这说明高适应性的国家不仅生产复杂产品，而且还生产多样化的产品。 模型部分，作者分析了在简单对称情况下（即在生产效率上不存在国家和部门的异质性）的国家间的模拟专业化模式，在这种情况下，国际贸易由Heckscher-Ohlin力量驱动：一个国家应该出口密集使用该国丰裕要素的产品，如劳动力丰裕的国家充分利用劳动力成本低的优势发展劳动密集型产业，而资本丰裕的国家则专注于资本密集型产业。 最后，作者考虑了特定行业价格扭曲的影响，引入了增加资本禀赋中位数的国家劳动密集型商品的可变边际成本的扭曲。模拟结果显示，此时中等国家的专业化分工向资本密集型商品转移。价格扭曲的国家在收入、多样性和FI方面出现下降，但ECI却增加。之所以会出现这个现象是因为我们理所当然地假设显性比较优势（RCA）能完全反映国家的实在生产能力。然而在存在价格扭曲的情况下，贸易数据中反映出来的一个国家的专业化模式并不能反映一个国家的实在生产能力（这种情况在发展中国家并不罕见），因此仅仅依靠RCA矩阵来学习一个国家的经济复杂性就会存在偏差。 作者介绍 林毅夫  教授 北京大学 林毅夫，北京大学国家发展研究院教授、名誉院长。1994年创立北京大学中国经济研究中心（现北京大学国家发展研究院），并担任主任一职。2008年被任命为世界银行首席经济学家兼负责发展经济学的高级副行长，成为担此要职的发展中国家第一人。2012年在世界银行的任期届满，返回北大，继续教学研究工作。现任全国政协常委、经济委员会副主任，全国工商业联合会专职副主席。林毅夫于1986年获得美国芝加哥大学经济学博士学位，荣膺英国科学院外籍院士、发展中国家科学院（原名第三世界科学院）院士，并获得法国奥佛涅大学、美国福特汉姆大学、英国诺丁汉大学、香港城市大学、英国伦敦经济学院和香港科技大学的荣誉博士学位。主要著作：《繁荣的求索：发展中经济如何崛起》《新结构经济学》《从西潮到东风：我在世行四年对重大国际经济问题的思考与建议》《解读中国经济》《本体与常无：经济学方法论对话》《经济发展与转型：思潮、战略与自生能力》《中国的奇迹》《制度、技术与中国农业发展》《再论制度、技术与中国农业发展》等二十余册。在国内外学术期刊发表100多篇论文。 徐铭梽  助理教授 北京大学 徐铭梽，北京大学新结构经济学研究院助理教授、博士生导师，国家自然科学基金优秀青年基金获得者，中国金融四十人(CF40)青年论坛成员。2018年毕业于美国加州大学戴维斯分校（University of California Davis）获得经济学博士学位。曾担任美国国家经济研究局（the National Bureau...

日期：2023年11月26日，周日时间：8:30-11:30 由IOP出版社Materials Research Express(MRX)期刊主导的下一代功能有机电子(Next-generation Functional Organic Electronics)，将于北京时间2023年11月26日周日8:30召开。期刊编委电子科技大学黄伟教授将担任本次研讨会的主席。同时还邀请了美国佐治亚理工学院Antonio Facchetti教授、中山大学岳晚教授、四川大学冯良文研究员和东南大学王炳昊教授作为演讲人，报告最新前沿研究，并与研究人员展开在线讨论。欢迎大家免费注册参会，参与讨论！ 研讨会详情 参会方式 欢迎参会交流，分享知识与见解。扫描下方二维码或>>点击此处链接，现在就注册参会吧。 温馨提示：本次在线研讨会使用Zoom平台，首次观看前需要安装插件，建议您提前下载并安装插件。 研讨会主席 黄伟  教授 电子科技大学 黄伟，电子科技大学自动化工程学院，教授/博导。主要从事柔性仿生传感器方面的研究，主持科技部重点研发计划国合专项、科技部重点研发子课题、国家自然基金委面上项目等多个国家、省部级项目，在Nature、Nature Materials、Nature Electronics、PNAS等国际顶级SCI期刊上以第一作者及通讯作者身份发表论文40余篇。 研讨会嘉宾 Antonio Facchetti  教授 美国佐治亚理工学院 Antonio Facchetti obtained a Ph.D. in Chemical Sciences from the University of Milan. He was a co-founder and the chief technology officer of Flexterra Corporation, an adjunct professor at Northwestern University,...

成为一名审稿人，不仅有助于您紧跟研究领域的最新进展，还将对您的职业生涯有所帮助。 我们非常感谢您奉献宝贵的时间和专业知识，以帮助改进我们发表的文章内容。身为专业领域的研究人员，担任审稿人还将为您带来以下额外的好处： 在审稿后的两年内，您将获得在IOP出版社自有的任意一本金色开放获取期刊上发表一篇文章的10%折扣。任何一个参与审稿的学者都可以获得这一10%的折扣。 对于部分期刊，您可以选择发表您的审稿报告，并通过透明同行评审过程查看其他审稿人的报告。 作为一名审稿人，您可能有机会获得IOP出版社年度审稿人大奖。 您的审稿工作将获得“Web of Science审稿人认证服务”（Web of Science Reviewer Recognition Service）的官方认可。 如果您对成为IOP出版社期刊的审稿人感兴趣，>>欢迎您点击此处链接，填写报名表。

特刊详情 客座编辑 史海匀，南方科技大学 郑一，南方科技大学 Chaopeng Shen，美国宾夕法尼亚大学 王大刚，中山大学 姜丽光，南方科技大学 刘苏宁，南方科技大学   主题范围 The potential of Artificial Intelligence (AI) in analysing, modelling, and forecasting complex hydrological processes has been clearly demonstrated in recent years, as the number of applications grow substantially each year. Moreover, there is an increasing number of large datasets, especially EO data and crowdsourced...

In Washington, Oregon, and California, ignitions from recreational activities accounted for 12% of human-caused wildfires, and 8% of the area burned, from 1992–2020. Wildfires ignited by recreational activities not only increase fire suppression expenditures but have the potential to limit recreational activities traditionally associated with use of fire, such as camping. From 1992–2020, 50% of...

本篇研究来自电子科技大学信息与通信工程学院史创课题组。本论文提出了幅度调制型参量阵扬声器的扩展卷积模型，使宽带自解调音频的远场指向性得以快速准确预测。 文章介绍 Extended convolution model for computing the far-field directivity of an amplitude-modulated parametric loudspeaker Chuang Shi（史创）, Yue Wang（王越）, Han Xiao（肖汉） and Huiyong Li（李会勇） 通讯作者： 史创，电子科技大学信息与通信工程学院   研究背景： 参量阵扬声器是一种利用空气非线性效应的定向发声系统。因此，自解调音频远场指向性是参量阵扬声器的最为重要的设计指标之一。迄今为止的卷积模型仅适用于采用单边带调制方法的参量阵扬声器。为了能够降低自解调音频的谐波失真和系统实现难度，参量阵扬声器常常采用多种其他幅度调制方法。为此，本论文基于Westervelt指向性和Berktay指向性对卷积模型进行扩展，使其适用于任意幅度调制超声信号，从而实现对自解调音频远场指向性的快速准确预测。本论文又以双边带调制方法为例，分析了自解调音频基波、二次谐波以及总谐波失真的指向性关系，搭建了多通道数字相控参量阵扬声器样机和波束测量系统。数值仿真和实验测量结果均验证了扩展卷积模型的准确性。   研究内容： 卷积模型是一种用于预测参量阵扬声器远场指向性的简便模型，表示为Dd (θ)=[D1(θ)D2 (θ)]⊗DW(θ)，其中为Dd (θ)差频指向性；D1(θ)和D2 (θ)分别为两个超声频率的指向性；DW(θ)为Westervelt指向性；⊗表示卷积运算。卷积模型准确而简洁，但适用范围较为有限。 为了对卷积模型进行扩展，以适用于任意幅度调制超声信号，本文提出了两种扩展卷积模型的方法。第一种扩展方法是从频谱分析的角度，将超声信号分解重构，得到基于Westervelt指向性的扩展卷积模型，表示为 其中W(ω_d)={i,j|ωi-ωj= ωd}，K(i,j)为频率相关的复系数。 另一种扩展方法则融合了Berktay远场解的求解过程，将超声信号表达为幅度调试信号，通过二次声波求解、频域积分等过程得到自解调音频信号，最后提取角度相关量的模得到基于Berktay指向性的扩展卷积模型，表示为 其中Dc (θ)和DB (θ|ωd)分别为载波波束指向性和Berktay指向性。相比于基于Westervelt指向性的扩展卷积模型，基于Berktay指向性的扩展卷积模型形式上更为精简。 为了验证扩展卷积模型的准确性，本论文搭建了多通道数字相控参量阵扬声器样机和波束测量系统。数字相控参量阵扬声器的主要算法流程如图1所示。 图1：数字相控参量阵扬声器的主要算法流程图 波束测量系统整体设置如图2所示。 图2：波束测量系统实验设置图 结果表明扩展卷积模型在指向性预测方面可以达到与数值仿真、实验测量相当的准确度。因此，扩展卷积模有望成为宽带相控参量阵扬声器设计和应用过程中的一种简洁且高效的分析工具，为推动定向发声系统的理论和技术进步起到积极作用。 作者介绍 史创  副教授 电子科技大学 史创，本、硕、博学历分别在北京交大（2005）、清华大学（2008）和新加披南洋理工大学（2013）取得，从事有源噪声控制、参量阵、机器听觉等声信号分析与处理研究，曾获得亚太信号与信息处理协会杰出讲座人称号、美国声学学会最佳青年演讲人奖等荣誉，现为电子科技大学信息与通信工程学院副教授。   王越 电子科技大学 王越于2020年在电子科技大学取得本科学历，现于电子科技大学信息与通信工程学院攻读硕士研究生。 期刊介绍 Journal of Physics D: Applied Physics...