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本研究由清华大学吴宇恺课题组以及北京大学团队合作完成。本文针对离子阱系统中的双比特Mølmer-Sørensen(MS)门，提出了一种普适方案，用于抑制激光激光频率或能级偏移导致的对称或非对称误差。通过分析补偿算符的生成元，我们设计了一种新型的优化策略，通过构造补偿脉冲，消除哈密顿量中非对易误差项的主导贡献。 文章介绍 Robust Mølmer-Sørensen gate against symmetric and asymmetric errors Wenhao Zhang（张文昊）, Gaoxiang Tang（唐高翔）, Kecheng Liu（刘科成）, Xiao Yuan（袁骁）, Yangchao Shen（沈杨超）, Yukai Wu（吴宇恺） and Xiao-Ming Zhang（张笑鸣）   通讯作者： 沈杨超，北京大学 吴宇恺，清华大学 张笑鸣，华南师范大学/北京大学   研究背景： 离子阱量子系统是当前最具前景的量子计算平台之一，其量子门的保真度已在实验中演示了保真度达到量子纠错所需阈值的量子门。高精度双比特纠缠门是迈向容错量子计算的关键。作为最主流的双比特门方案之一，Mølmer-Sørensen(MS)门通过调制激光场来激发离子集体振动，并借助振动模式与内态耦合实现量子比特间的纠缠。然而，激光频率漂移或比特编码能级的扰动都会显著降低门保真度，尤其是其中一类重要的非对称误差，无法通过现有的错误缓解方法有效抑制。为此，本文在对不同类型误差进行系统建模的基础上，探索面向非对称误差的新型补偿机制，旨在提升MS门对该类误差的鲁棒性，从而进一步提高两比特门的整体保真度，为实现容错量子计算奠定基础。   研究内容： 目前主流的MS门方案中，通常使用红、蓝失谐激光激发边带跃迁，分别诱导声子数的降低和升高，并通过调制激光波形，使门操作后声子模式重新与离子内态解耦，同时降低操作对频率漂移的敏感度。已有研究表明，若激光波形在时间上保持对称性，则可抑制声子频率漂移产生的误差。然而，激光场或内态的频率漂移会使红蓝失谐激光的失谐量非对称变化，与前者误差性质截然不同。 我们的工作分为两部分。首先，我们证明，即便在非对称误差下，使用对称波形的设计依然能有效抑制声子的残余激发，但量子比特的内态会因非对称扰动发生不可忽略的演化，在哈密顿量中产生非对易项，而现有的错误缓解方案难以直接抑制此类误差。为此，我们提出了一种针对非对易误差项的补偿算法：GBC（generator-based compensation）协议。该方法分析理论错误修正算符关于生成元的近似展开，通过一系列含噪演化算符进行补偿，从而消除噪声的一阶影响。 GBC协议不仅适用于离子阱系统，也有望推广至其他量子平台中非对易误差项的错误缓解。其实现不依赖误差幅度的精确估计，无需复杂校准或后处理，仅借助含噪演化即可将噪声降低至平方阶，资源开销仅为常数倍。因此，我们期待这一协议为多种量子硬件和算法提供鲁棒性保障。 作者介绍 吴宇恺  助理教授 清华大学 吴宇恺，清华大学交叉信息研究院助理教授，博士生导师。2015年获清华大学物理学士学位，2019年获美国密歇根大学物理博士学位，2019-2021年在清华大学交叉信息研究院从事博士后研究，入选“博士后国际交流计划引进项目”和清华大学首批“水木学者”计划，2021年任助理教授。主要从事量子计算、量子信息方向的理论研究，发表SCI论文50余篇，Web of Science他引1000余次。   张笑鸣  副研究员 华南师范大学 张笑鸣，现华南师范大学副研究员，从事量子计算、量子控制方面的理论研究，当前的研究重点为量子线路优化，量子模拟，以及基于离子阱的鲁棒量子门构建。他于2021年在香港城市大学获得博士学位，2021-2024年在北京大学从事博士后研究，获博雅博士后项目资助。主持博士后科学基金特别资助（站中）、国自然青年科学基金等国家级项目。在Physical Review Letters, npj Quantum...

International Journal of Extreme Manufacturing (IJEM)期刊致力于发表极端功能器件与系统背后的科学与技术领域的高质量研究文章与综述，为该领域的前沿成果提供理想发布平台。 2024年期刊影响因子上升至21.3，使IJEM成为工程与制造研究领域排名领先的期刊。所有文章均经过IOP出版社严格的同行评审流程，确保您获取的是值得信赖、影响深远的科研成果。 更重要的是，作为一本开放获取期刊，IJEM期刊所有文章均可免费阅读——无需订阅，无需付费。   为什么选择在IJEM期刊发表您的研究文章？ 扩大研究影响力：您的文章不仅将实现开放获取，还可能通过IOP出版社的转换协议免除发表费用，提升研究的可见度与传播力。 产生学术影响：21.3的影响因子使IJEM位列JCR Q1区，您的研究将与该领域最优秀的成果共同发表，增强引用与认可。 获得广泛认可：我们致力于为作者提供快速、专业的出版服务，确保在最短时间内完成初审、接收与发表。文章接收后最快24小时即可上线，供全球读者阅读、分享与引用。 与优质研究并肩：借助IOP出版社权威、公正且具有建设性的同行评审流程，您的研究将展示在该领域最优质的学术成果之中。   >>欢迎您点击此处链接，查看IJEM期刊2024年亮点文章合集。 精选文章 Two-photon polymerization-based 4D printing and its applications Bingcong Jian et al 2024 Int. J. Extrem. Manuf. 6 012001   Additively manufactured Ti–Ta–Cu alloys for the next-generation load-bearing implants Amit Bandyopadhyay et al 2024 Int. J. Extrem. Manuf. 6 015503   Review on laser directed energy deposited aluminum...

本篇研究来自郑州大学化工学院、南开大学材料科学与工程学院周震课题组。本研究利用密度泛函理论计算揭示了Sn插层WS2层状材料的摩擦调控机制。Sn插层使层间距增至5.46Å，增强静电斥力并抑制动态电荷波动，从而显著降低滑动能垒，性能优于MoS2和石墨烯等二维材料。作者提出总电荷密度差异演化指标，以定量关联能垒变化，并通过实验验证层间失配结构。研究结果为二维材料的超低摩擦润滑设计及工业节能应用提供了重要理论指导。 文章介绍 Electronic mechanism behind the influence of intercalated heteroatom Sn on the slip energy barrierin layered WS2 Dulin Huang（黄笃林）, Gonglei Shao（邵功磊）, Xu Zhang（张旭） and Zhen Zhou（周震） 通讯作者： 周震，郑州大学化工学院、南开大学材料科学与工程学院   研究背景： 摩擦是日常生活和工业生产中不可避免的现象，其造成的能源损耗约占全球总消耗的20%，带来巨大的资源浪费和经济损失。二维层状材料(如石墨烯、MoS2和WS2等)因其弱层间范德华相互作用和优异的润滑性能，成为摩擦学领域的研究热点。然而，现有材料仍存在局限性：石墨烯在潮湿环境中易氧化，MoS2需复杂的界面工程才能实现超润滑性，成本高昂。相比之下，WS2具有更高的化学稳定性和宽温适应性(−200°C至600°C)，但其摩擦性能优化机制尚未完全明确。此外，杂原子(如Sn)插层对层状材料的滑动机制研究较少，现有理论指标(如局部电荷密度差异)难以全面解释动态滑动过程中的能垒变化，亟需新的定量分析工具，以深入揭示其摩擦调控机制。   研究内容： 本研究聚焦于二维层状材料WS2的摩擦调控机制，重点探讨异质原子Sn插层对层间滑动能垒的电子作用。针对传统二维润滑材料(如石墨烯和MoS2)存在的氧化敏感性、复杂界面工程需求及插层机制不明确等问题，研究结合理论计算与实验分析，系统揭示了Sn插层对WS2层间摩擦性能的影响，旨在阐明其超低摩擦的物理本质，并为新型润滑材料的设计提供理论指导。 通过理论计算，研究确定了层间滑动能垒、摩擦力和剪切强度，并绘制滑动势能曲线。同时，提出新型指标“总电荷密度差异演化”(Δρ2)，通过积分动态滑动过程中总电荷密度的变化，定量关联能量耗散与电荷行为，深入分析Sn插层对层间静电斥力及电荷波动的影响。实验方面，利用环形暗场扫描透射电子显微镜(ADF-STEM)观测Sn插层WS2的层间错位结构，验证理论预测的结构失配效应。通过STEM强度线剖面分析，确认插层后W原子间距增大及层间滑移距离，与计算结果一致。 研究结果建立了Sn插层WS2的电子摩擦调控模型，阐明电荷动态行为与能量耗散的定量关系，为二维材料摩擦学提供理论框架。Δρ2指标的提出拓展了摩擦机制的量化分析工具，适用于其他插层体系及异质界面的摩擦性能预测。该研究结合多尺度理论与实验，解决了异质原子插层润滑机制的关键难题，为二维材料在先进润滑领域的应用奠定了重要基础。 作者介绍 周震  教授 郑州大学、南开大学 周震，郑州大学化工学院院长、长江学者、享受国务院政府特殊津贴专家。主持国家重点研发计划项目课题和国家自然科学基金重点项目等研究，通过高通量计算、实验与机器学习相结合设计可再生能源存储与转化材料与系统。在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.和Adv. Mater.等期刊上发表论文350余篇，被引48000余次，h-index为125。2014-2023年连续11年入围“爱思唯尔”中国高被引学者榜。2018-2024年连续七年入选“科睿唯安”全球高被引科学家。2020年入选英国皇家化学会会士(FRSC)。现为Journal of Materials Chemistry A和Green Energy & Environment等期刊副主编、Journal of...

特刊详情 客座编辑 Carly D Ziter，加拿大康考迪亚大学 Rachel Buxton，加拿大卡尔顿大学   主题范围 With the majority of the world’s people now living in urban areas, and humanity facing joint biodiversity and climate crises, urban ecology has gained rapid attention as a necessary part of the solution to these issues. Central to this challenge is the protection and management of...

特刊详情 客座编辑 Alexander Evans，美国森林管理协会 Jennifer Chandler，美国宾夕法尼亚西切斯特大学 Miranda Curzon，美国爱荷华州立大学 ristina Eisenberg，美国俄勒冈州立大学 Austin Himes，美国华盛顿州立大学   主题范围 Old forests are critical ecosystem that are rare and at high risk. Old growth and other old forests play essential roles in supporting biodiversity, hydrological regimes, nutrient cycles, carbon storage, and numerous other ecological processes. The decline in old forests has...

本研究来自中国科学院物理研究所洪芳和北京高压科学研究中心岳彬彬课题组。金属硫化物是研究奇异电荷有序态、超导电性及其关联行为的理想平台。本综述聚焦金属硫化物超导电性的研究进展，系统性地梳理了不同维度金属硫化物的超导电性，介绍了包括拓扑超导、手性超导、Ising超导、多带超导等新奇超导现象，特别关注了压力诱导的绝缘-超导转变，以及与其他物性的关联行为。 文章介绍 Superconductivity in metal sulfides Wei Zhong（钟韦）, He Zhang（张赫）, Fang Hong（洪芳），Binbin Yue（岳彬彬）   通讯作者： 洪芳，中国科学院物理研究所 岳彬彬，北京高压科学研究中心   研究背景： 发现新型超导体一直是超导领域的重要研究方向，是系统揭示超导机制、超导演化规律的有效途径。在传统BCS超导体研究方面，近年来人们在轻元素体系（特别是金属氢化物）中实现了接近室温的超导转变，点亮了走向“室温超导”的明灯，也激发了关于轻元素超导体的研究兴趣。这里，我们主要关注了硫基轻元素超导体-金属硫化物，这类材料呈现出丰富的一维、二维、三维结构，并伴随着电荷密度波的演化。大多数金属硫化物在常规压力或高压下出现了超导转变，为研究轻元素超导体提供了新的平台。该综述旨在总结现有研究成果，为即将或者正在从事该领域的研究学者提供一定的指导，加深对轻元素超导体系的认识，进而发现更多的轻元素超导体。   研究内容： 如元素周期表中总结的超导硫化物所示，硫基轻元素超导体中金属硫化物占绝大多数。这些金属硫化物主要对应于三维（MM）、二维（TMD）和准一维（TMT）结构。多维度的结构为理解超导电性提供了多尺度的研究视角：三维体系展现体相电子特性，二维结构呈现显著的量子限域效应，而准一维体系则表现出强各向异性特征。本文系统梳理了不同维度金属硫化物的结构特性以及与超导特性之间的构效关系，着重探讨了压力下电子结构的演化以及压致超导的出现，同时也介绍了该体系中涌现的若干突破性超导现象，包括但不限于：Ising型自旋-轨道耦合超导、拓扑表面态诱导超导、手性p波配对超导、多能带协同超导以及非常规配对机制超导等。通过综述现有研究成果并展望未来发展方向，本文旨在加深相关研究人员对硫基超导材料体系的认识，同时也为新型超导材料设计与超导机制解析提供一定的指导。 作者介绍 洪芳，中国科学院物理研究所副研究员，主要从事高压物理方面研究，在超高压材料合成与表征、压力下物质的电输运和超导电性、高压结构与相变研究等方面开展了一系列的工作。 岳彬彬：北京高压科学研究中心研究员，主要致力于功能材料光电性能的高压调控，以及极端环境下材料的相变、形变演化机理研究。 期刊介绍 Journal of Physics: Condensed Matter 2024年影响因子：2.6  Citescore: 4.6 Journal of Physics: Condensed Matter (JPCM)为读者提供凝聚态物理、软物质、纳米科学和生物物理各领域的最新研究成果。JPCM发表实验/理论分析和模拟研究，读者可以获取涉及下列领域的专题综述、快报和特刊：表面、界面和原子尺度的科学，液体、软物质和生物物理，纳米材料和纳米电子，固体结构的晶格动力，电子结构，超导体和金属、半导体，电介质和铁电，以及磁学与磁性材料。

本研究来自中国科学院数学与系统科学研究院尚云课题组。本文创新性地提出了首个基于量子行走的普适性高维纠缠分发方案。通过设计新型量子中继模块，实现了无需高维联合测量的Bell态和GHZ态分发，基于Steiner树的动态路径算法，实现任意拓扑网络的纠缠分发，并在超导量子处理器上成功验证了两方/三方二维纠缠分发（保真度最高达79.8%）。特别构建的Sierpinski分形量子网络展现出更优的量子游走扩散特性，为大规模量子网络提供了兼具高效性和可扩展性的新范式。 文章介绍 Entanglement distribution based on quantum walk inarbitrary quantum networks Tianen Chen（陈天恩）, Yun Shang（尚云）, Chitong Chen（陈驰通） and Heng Fan（范桁） 通讯作者： 尚云，中国科学院数学与系统科学研究院   研究背景： 量子网络发展面临高维纠缠分发的关键挑战：传统中继器难以实现高维贝尔态/GHZ态的联合测量，且缺乏网络拓扑适应性。虽然量子行走具有相干性和平台兼容性优势，但现有方案依赖非局域操作。本研究旨在通过量子游走设计一种无需高维联合测量并支持任意网络拓扑的普适性纠缠分发框架，从而实现大规模网络上的高维纠缠态分发。通过结合理论创新与超导量子实验，为未来量子网络的可扩展性和容错性奠定基础。   研究内容： 1、基于量子游走的高维纠缠分布模块化方案： 利用多硬币量子游走操作，将局域节点的高维Bell态或GHZ态扩展为远程纠缠。通过设计树形量子网络上的纠缠分发方案并利用Steiner树结构，提出适配任意量子网络的高维纠缠分发方案。 2、构建分形量子网络： 基于Sierpinski垫片结构，利用GHZ态的纠缠分发来连接节点，构建新分形网络。并分析其上的量子游走扩散特性，发现其传输效率较经典分形网络有显著提升。   3、在超导量子处理器上验证2维情况的核心模块： 两方分发：使用两Bell态或GHZ态，通过量子游走操作分布纠缠，保真度分别达79.8(2.0)%和54.3(3.2)%；三方分发：结合三Bell态或GHZ态，实现三方GHZ态分发，保真度分别54.4(1.1)%和47.0(0.7)%。   关键成果与重要性： 创新性地利用量子行走的并行特性，提出首个无需高维联合测量的纠缠分发协议，将高维纠缠分发转化为单粒子局域测量；设计基于Steiner树的动态路径算法，实现任意拓扑网络的纠缠分发，实验模块可直接嵌入现有量子中继器架构，推动实用化进程；构建的Sierpinski分形网络展现出更优的量子扩散特性，为复杂量子网络设计提供新思路。结合分形自相似性，支持多层级纠缠资源共享，提升网络容错性和可扩展性。 作者介绍 尚云  研究员 中国科学院数学与系统科学研究院 尚云，中国科学院数学与系统科学研究院研究员，博士生导师，CCF杰出会员。长期从事量子计算基础理论、量子游走、量子机器学习研究。目前已在npj Quantum information, Theoretical Computer Science, Quantum Science and Technology等国际知名期刊发表60多篇文章。曾获CCF科学技术奖自然科学二等奖。 期刊介绍 Quantum Science and...

正在寻找物理学各分支领域的最新研究成果？我们已为您精选了Chinese Physics Letters（CPL）期刊于2024年发表的部分代表性文章，全面展示本刊在学术质量与研究广度方面的卓越表现。   阅读本合集，您将可以： 节省时间，高效获取最新研究成果； 全面掌握各物理领域的前沿动态； 获取经过IOP出版社严格同行评审的可靠科学成果。   如果您有意向在CPL期刊投稿，您的研究将会： 与高质量研究同行：借助IOP出版社权威、公正、具有建设性的审稿流程，您的成果将与领域内高水平研究并肩发表。 让研究迅速被看见：平均28天即可获得初审结果，助您快速触达目标读者群体。 获得应有的认可：CPL期刊通过设立奖项，表彰作者的辛勤付出与卓越贡献，助您向学术界展示研究成果与影响力。 支持全球物理研究、教育与科普事业：CPL由中国科学院物理研究所和中国物理学会主办，由IOP出版社出版。IOP出版社作为全球领先的学会出版社，其利润均用于支持英国物理学会（IOP）推动的全球科研、教育与科普项目。这意味着，您的论文将为全球物理事业的发展贡献力量。   >>欢迎您点击此处链接，查看CPL期刊2024年亮点文章合集。 精选文章 Signature of Superconductivity in Pressurized La4Ni3O10 Qing Li et al 2024 Chinese Phys. Lett. 41 017401   High-Temperature Superconductivity in La3Ni2O7 Kun Jiang et al 2024 Chinese Phys. Lett. 41 017402   Observation of Zero-Energy Modes with Possible Time-Reversal Symmetry Breaking on Step Edge of CaKFe4As4 Lu Cao et...

我们非常高兴地宣布，IOP出版社旗下三本全新开放获取期刊——Machine Learning: Engineering（MLEng）、Machine Learning: Health（MLHealth） 和 Machine Learning: Earth（MLEarth） 的第一期文章现已正式上线！ 这三本跨学科期刊分别聚焦机器学习、人工智能及数据驱动计算方法在工程、医学与健康科学，以及地球、环境与气候科学等领域的应用，致力于推动相关学科的研究进展与实际应用。 三本期刊的主编分别撰写了特别社论： Jay Lee教授在MLEng创刊社论中介绍了期刊如何推动严谨、跨学科的人工智能与机器学习工程研究，打造创新与解决实际应用的平台。 Jimeng Sun教授在MLHealth创刊社论中强调期刊将致力于推动医学与健康科学中伦理、可复现的人工智能研究，助力解决现实问题。 Pierre Gentine教授在MLEarth创刊社论中阐述了期刊如何通过数据驱动的机器学习研究，深入理解地球系统，推动环境领域的跨学科解决方案。   即日起至2025年底，IOP出版社将免除这三本期刊的文章出版费用（APC）。这意味着作者可以免费将研究成果以开放获取形式发表，最大程度提升文章可见度，无需任何费用。立即将您的下一篇研究成果投稿至MLEng、MLHealth或MLEarth，与全球研究者共同推动人工智能与机器学习的学术和应用前沿！   为什么选择向Machine Learning期刊系列投稿？ 广泛的跨学科范围：汇聚各领域人工智能与机器学习研究者，共同推动科学进步。 提升研究影响力：完全开放获取，免费向全球读者开放，扩大研究传播范围。 严格的出版标准：仅接收在各自领域具有重要突破的高质量文章。 严谨的同行评审：由IOP出版社全球专家审稿人网络和权威编委会全程把关。 学会主办、回馈科研：IOP出版社为英国物理学会旗下出版机构，所有利润均用于支持全球科学研究、教育和科普事业。   您可以点击下方链接，立即阅读第一期文章，探索最新研究成果： MLEng：https://iopscience.iop.org/issue/3049-4761/1/1 MLHealth：https://iopscience.iop.org/issue/3049-477X/1/1 MLEarth：https://iopscience.iop.org/issue/3049-4753/1/1 期刊介绍 Machine Learning: Engineering Machine Learning: Engineering是一本多学科开放获取期刊，致力于在所有工程领域应用机器学习、人工智能数据驱动的计算方法。该期刊还发表介绍机器学习和人工智能在方法、理论或概念上的进展，并将其应用于所有工程领域的研究。   Machine Learning: Health Machine Learning: Health是一本多学科开放获取期刊，致力于在医疗保健、医学、生物、临床和健康科学领域应用机器学习、人工智能和数据驱动的计算方法。该期刊还发表机器学习和人工智能在方法、理论或概念上的进展，并将其应用于医学和健康科学的研究。   Machine Learning: Earth Machine Learning: Earth是一本多学科开放获取期刊，致力于在地球、环境、气候科学、可持续发展的所有领域应用机器学习、人工智能和数据驱动的计算方法。该期刊发表应用数据驱动方法的研究报告，这些方法提高了我们对地球系统的认识，以及对生物圈、水圈、冰冻圈、大气圈和地圈之间相互作用的认识。

特刊详情 客座编辑 兰阳，英国伦敦大学学院 姜忠义，天津大学 Marc-Olivier Coppens，英国伦敦大学学院   主题范围 This special issue will focus on advances in membrane technologies inspired by nature to address global sustainability challenges. It will delve into the development, characterization, and application of these membranes, emphasizing their significance in sustainable processes. Key topics include: Design and fabrication of nature-inspired membranes, showcasing advances...

本期内容来自Environmental Research Letters (ERL)与Environmental Research: Climate (ERCL)期刊，涵盖热带生态系统碳储量、老龄化社会长期照护的碳足迹、蛋白质转型、极端气候对食品价格的影响、以及气候适应中的信息价值等热点话题。 >>点击此处链接，订阅环境领域最新资讯。 精选文章 Projected shrinking of tropical vegetation biomass potential with future hydroclimate shifts Félicien Meunier, Marijn Bauters, Pascal Boeckx, Philippe Ciais, Steven J De Hertog, Wim Thiery, Yitong Yao and Hans Verbeeck This research in ERL highlights that tropical ecosystems are projected to experience significant declines in vegetation biomass potential...

IOP出版社每月从年度重点期刊中精选两个主题的研究文章供大家阅读，本月的主题为Nanobiotechnology和Bioprinting。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！您可以扫描下方二维码，查看IOP出版社材料和生物医学工程领域的最新资讯；还可以点击此处链接，订阅该领域的最新研究进展以及相关期刊的最新信息。  生物医学工程： 材料： 精选文章 Nanobiotechnology Nanotechnology Laser-induced graphene on cross-linked sodium alginate T Vićentić, I Greco, C S Iorio, V Mišković, D Bajuk-Bogdanović, I A Pašti, K Radulović, S Klenk, T Stimpel-Lindner, G S Duesberg and M Spasenović   mRNA lipid nanoparticles in CAR-T therapy: a novel strategy to improve efficacy Zengkai Zhao, Mingmei Li,...