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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...

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...

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...

本篇研究来自清华大学物理系低维量子物理实验室王向斌课题组。针对高斯玻色采样设备中的光子损耗，一直缺乏有效的误差消除方法。本文提出了一种适用于近期高斯玻色采样设备的误差消除方法。该方法基于对总光子数的后选择，在实验上易于实现。值得注意的是，作者在文章中展示了一些例子，在这些例子中后选择方法使得一些高斯玻色采样实验，突破了一种被广泛使用的“非经典性”边界。 文章介绍 Post-selection in noisy Gaussian boson sampling: part is better than whole Tian-Yu Yang（杨天宇）, Yi-Xin Shen（沈艺鑫）, Zhou-Kai Cao（曹周恺） and Xiang-Bin Wang（王向斌） 通讯作者： 王向斌，清华大学物理系低维量子物理实验室   研究背景： 量子计算机的发展，目前正处于一个要证明其自身运算能力可以大幅超过经典计算的阶段。高斯玻色采样方案，正是为实现这一目标而量身定制的。近期，高斯玻色采样实验取得了很大的进展——实验上探测到的最大光子数最大达到了约200个。用经典计算机计算一个总光子数为200的样本出现的概率，需要花费难以想象的计算资源。然而，针对高斯玻色采样实验结果的质疑一直没有中断。因为现有的实验缺乏有效的误差消除方法。过大的实验误差会使得实验上的采样过程严重偏离预定的结果。已有的结果表明，当误差增大到一定范围内时，经典计算机可以有效的模拟高斯玻色采样实验的整个采样过程。因此，找到一种可行的方案，来降低高斯玻色采样实验受到实验误差的影响已经变得十分重要。   研究内容： 作者首先证明了在高斯玻色采样过程中，只根据样本的总光子数对样本的概率进行一定的放缩，就可以将一个高斯玻色采样过程映射到另一个不同参数的高斯玻色采样过程。这个结果对于存在均匀光子损耗的情况也是成立的。利用这一结果，作者提出了一种后选择方法，只需要根据实验中测量到样本的总光子数和相应后选择概率计算公式，来决定丢弃或保留这一样本，就可以使最终得到样本等效经过了更小的光子损耗。 进一步，作者利用数值方法分析了误差消除方法在近期高斯玻色采样设备上的使用效果。结果表明该基于后选择的误差消除方法，在近期的中等规模大小的高斯玻色采样设备上有良好的效果。为了进一步检验这一方法的有效性，作者选取了在高斯玻色采样实验中被广泛使用的一种“非经典”判据，作为判断后选择方法效果的参考标准。数值结果表明，后选择方法可以使一些原本无法通过这一“非经典”判据的高斯玻色采样实验，变得可以通过这一“非经典”判据。综合上述结果，这种后选择方法对于提高近期高斯玻色采样实验的精度可能具有重要的价值。 作者介绍 王向斌  教授 清华大学 王向斌，清华大学物理系教授，济南量子技术研究院院长。王向斌教授长期从事量子密码学、量子光学、量子信息学的理论研究，是实用化量子保密通信中的主要方法，诱骗态方法的主要提出者之一。曾获国家杰出青年基金，并获聘教育部长江学者特聘教授。 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。

本篇研究来自西安交通大学材料科学与工程学院刘明。本文说明了外表面腐蚀对E690高强钢波纹板的承载能力和能量吸能效率影响不大，一旦波纹板内部被腐蚀，力学性能将显著降低。服役时间对波纹板力学性能的退化具有重要影响，随着服役用时间的延长而降低，退化程度随面板腐蚀的顺序为：整体>内>外。对于在实际服役时间较长的结构，应采取严格地防腐蚀措施，特别是波纹板结构内腐蚀。 文章介绍 Effect of uniform corrosion on mechanical behavior of E690 high-strength steel lattice corrugated panel in marine environment: a finite element analysis Ming Liu（刘明） 通讯作者： 刘明，西安交通大学材料科学与工程学院   研究背景： 材料的轻量化和多功能化已成为海洋工程装备发展中的重要一环，金属波纹三明治夹芯板具有制备工艺简单、刚度大、质量轻等优点，已经实现了大量的工程应用。在海洋工程结构中，由于腐蚀导致工程结构恶性破坏事故和缩短使用寿命的案例频发，因而研究高强钢波纹板在海洋服役环境下的腐蚀失效机制且提出相应的对策极为必要。为了弥补海洋工程中高强钢晶格波纹夹层板结构腐蚀性能研究的不足。本研究选择E690高强钢波纹夹芯板作为研究对象，采用有限元方法模拟不同腐蚀位置、腐蚀程度和腐蚀时间下均匀腐蚀对波纹板的准静态压缩、三点弯曲和低速冲击性能进而获得其力学性能退化机制。以期为海洋工程用高强钢波纹板材料选择、优化与安全评价提供理论依据。 研究内容： 尽管国内外学术界对高强钢母材及焊缝在海洋环境服役中的耐蚀性及腐蚀机理已有较成熟的认知。高强钢制备成波纹板后，其在海洋环境中服役的腐蚀机制与常规密实材料相比存在差异。因此，本文主要通过对不同结构及尺寸的E690高强钢制备的波纹夹芯结构在模拟海洋腐蚀环境下对其进行了压缩、弯曲及冲击性能等力学行为研究，获得在均匀腐蚀对其力学行为退化的影响规律。 图1为E690高强钢波纹板在不同均匀腐蚀条件下的准静态压缩力学性能对比图。只有外面板腐蚀的情况下对该结构的准静态承载及能量吸收效率影响不大。一旦内面板和芯体发生腐蚀，该结构承载及力学性能显著降低。 图1 E690高强钢波纹板在准静态压缩不同腐蚀深度的力学性能对比：（a） 结构质量，（b）峰值载荷，（c）总吸能，（d）不同时间的总吸能，（e）单位吸能，（f）腐蚀时间与单位吸能 图2为不同腐蚀条件下E690波纹板横向三点弯曲力学性能对比图。外表面腐蚀对结构的抗弯刚度和峰值荷载影响相对较小，但一旦内面板发生腐蚀，结构的抗弯刚度和峰值荷载将显著降低。 图2 不同深度腐蚀后E690波纹板横向三点弯曲力学性能对比：（a）结构质量，（b）弯曲刚度，（c）不同腐蚀深度后峰值荷载，（d）不同腐蚀时间后峰值荷载 作者介绍 刘明  副教授 西安交通大学 刘明，西安交通大学材料学院副教授，主要从事材料腐蚀与力学方面的研究工作。2010年获西安交通大学学士学位，2013获硕士学位，2017年1月获博士学位。先后在西安交通大学、TU Delft从事博士后研究。以第一/通讯作者发表SCI论文30余篇，他引1200余次。先后获JMEP杂志杰出审稿人（2次），中国腐蚀与防护学会优秀论文奖、杰出青年成就奖。 期刊介绍 Materials Research Express 2022年影响因子：2.3  Citescore：5 Materials Research Express（MRX）采用快速出版的模式，发表各类功能材料在设计、制造、性能和应用方面的最新研究。从2020年起，MRX将转变为金色开放获取出版模式，以最大限度地传播材料科学的所有领域的研究。文章内容包括：生物材料；纳米材料和纳米技术；碳的同素异形体和二维材料；电子材料；玻璃、陶瓷和非晶材料；磁性材料；金属和合金；光子材料和超材料；聚合物和有机化合物；智能材料；薄膜等。

本篇研究来自中国科学院国家授时中心董瑞芳、张首刚和中国科学院上海技术物理研究所贾建军课题组。本文首次报道了在2公里自由空间和7公里实地光纤组成的混合光链路上的量子双向时间传递实验演示。三个夜晚的实验结果表明，在接近30dB链路衰减、强大气湍流条件下，量子双向时间传递系统持续稳定运行，时间偏差远低于1皮秒 (1ps=10-12s)。该工作展示了量子增强的时间传递方案在天地一体光链路中的可行性及应用于最先进空间微波钟比对与同步的潜力。 文章介绍 Quantum two-way time transfer over a hybrid free-space and fiber link Xiao Xiang (项晓), Bingke Shi (师冰轲), Runai Quan (权润爱), Yuting Liu (刘妤婷), Zhiguang Xia (夏志广), Huibo Hong (洪辉博), Tao Liu (刘涛), Jincai Wu (吴金才), Jia Qiang (强佳), Jianjun Jia (贾建军), Shougang Zhang (张首刚), and Ruifang Dong (董瑞芳)   通讯作者： 董瑞芳，中国科学院国家授时中心 贾建军，中国科学院上海技术物理研究所...

本篇研究来自电子科技大学钟智勇课题组。本文综述了相干自旋波在均匀波导中传播现象效应以及均匀自旋波波导的最新研究进展。 文章介绍 Spin wave propagation in uniform waveguide: effects, modulation and its application Lei Zheng(郑磊)，Lichuan Jin(金立川)，Tianlong Wen(文天龙)，Yulong Liao(廖宇龙)，Xiaoli Tang(唐晓莉)，Huaiwu Zhang(张怀武)，Zhiyong Zhong(钟智勇) 通讯作者： 钟智勇，电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室   研究背景： 自20世纪60年代摩尔定律提出以来，微处理芯片上的晶体管数量几乎每两年增加一倍。然而随着互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺逐步逼近物理极限，尤其是高密度晶体管所带来的热耗散问题，使得半导体集成电路的发展受到了严重的制约。因此国际半导体技术蓝图（ITRS）将关注点聚焦于物理层面的创新，指出基于自旋波的信息传输和数据处理是未来突破摩尔定律极限的重要技术路线之一。 自旋波，其量子态为磁振子（Magnons），利用磁矩的非一致进动，在导电或绝缘的磁性材料中可实现没有载流子定向移动的磁矩角动量传播，有效地克服了焦耳能耗的产生，为突破纳米级、高集成度、超低能耗的电子器件热耗散瓶颈问题开辟了一条崭新的途径，除此之外，自旋波在高频率（高达太赫兹）、短波长(短至几纳米)，以及易于实现的多种非线性效应等方面具有其他技术不可替代的优势，被学界认为其在未来高速低能耗计算、绝缘体自旋电子学、微纳磁振子学、微波及太赫兹通讯和量子计算等领域中都有光明的应用前景。 自旋波器件由三部分组成：自旋波激励源、自旋波波导以及自旋波探测器。自旋波波导作为自旋波器件的关键部分，其所起到传播和调制自旋波的功能。典型的自旋波波导包括均匀波导和磁振子晶体。均匀波导通常是指由同一种连续磁介质构成的波导，磁振子晶体则是类似于光子晶体的人工晶体。本文综述了相干自旋波在均匀波导中传播现象效应以及均匀自旋波波导的最新研究进展。   研究内容： 自旋波波导是自旋波器件的核心。通常，自旋波的传播特性及传播现象是通过自旋波波导中的色散关系来体现的。本文从自旋波在均匀波导中的色散关系出发，描述了例如自旋波信道化、量子化、自聚焦等特殊的传播现象(如图1)。紧接着，基于这些基本理论，本文从结构、外场和偶极场三个方面介绍了均匀波导中自旋波调制方法(如图2)，并深入讨论了各类调制方法的应用及其局限性。例如微结构调制方法是适用于固定功能器件的设计，并且这类方法的调制效果稳定且较为高效；自旋转移矩效应（ STT）及自旋轨道矩效应（SOT）效应调制方式可以有效地阻碍或放大自旋波的传输，这类调制方式的优点在于其快速响应速度，尽管利用STT和SOT效应调制都存在焦耳热的问题，但可以通过减小波导的宽度或将其集成到散热器设备中来减少焦耳热的产生。不同的自旋波调制方法具有不同的特点和应用场景。多种调制方法的结合可能是未来自旋波调制研究的主要方向之一。对自旋波的传播特性及调制方法的研究，推动了自旋波器件的发展，并取得了初步成功。与CMOS器件相比，自旋波器件在能量耗散和逻辑结构方面具有明显的优势。然而，自旋波器件的集成以及实现与CMOS电路的兼容性仍然面临巨大挑战。 图1 (a)自旋波信道化现象传播示意图。(b)自旋波量子化色散关系图。(c)自旋波自聚焦现象传播示意图 图2 (a)基于几何结构(缺陷)的自旋波调制方式。(b)基于SOT效应调制方式。(c)基于磁拓扑结构(磁畴)的自旋波调制方式。(d)基于偶极场的自旋波调制方式。 作者介绍   钟智勇，男，1970年5月生，教授，博士生导师。IEEE学会高级会员，《Journal of Material Science & Technology》学术期刊编委，四川省学术与技术带头人（2021年），教育部新世纪优秀人才（2008年）。主要研究方向包括纳米磁性材料与结构、自旋电子器件、功率与控制磁性器件和微波磁电子器件。 期刊介绍 Journal of Physics D: Applied Physics 2022年影响因子：3.4  Citescore：5.9 Journal of...

本篇研究路线图的客座编辑为来自新加坡南洋理工大学的申艺杰和来自上海理工大学的詹其文。该路线图旨在突出日益复杂的时空雕刻脉冲的创建和控制方面的最新进展，从时空可分离到复杂的不可分离状态，具有不同的几何和拓扑结构，以鸟瞰视角对时空光场的发展进行了概述，并对未来的发展趋势和挑战进行了展望。 文章介绍 Roadmap on spatiotemporal light fields  Yijie Shen, Qiwen Zhan, Logan G Wright, Demetrios N Christodoulides, Frank W Wise, Alan E Willner, Kai-heng Zou, Zhe Zhao, Miguel A Porras, Andy Chong, Chenhao Wan, Konstantin Y Bliokh, Chen-Ting Liao, Carlos Hernández-García, Margaret Murnane, Murat Yessenov, Ayman F Abouraddy, Liang Jie Wong, Michael Go, Suraj Kumar,...

本篇研究来自台湾中兴大学郭华丞课题组。本研究以分子束磊晶成长3nm铝薄膜，并制作为超导共平面波导共振器。该材料所产生的动态电感能产生极大的Kerr系数，在7.2GHz共振频率下，达到每个光子产生3.6MHz的频率偏移。此非线性使我们能观察到微波的四波混频和参数放大，放大增益在穿透型共振器为12.2dB。我们预期改进共振器阻抗匹配结构后能应用于参数放大器。 文章介绍 Large parametric amplification in kinetic inductance dominant resonators based on 3 nm-thick epitaxial superconductorsWei-Chen Chien（简维成）, Yu-Han Chang, Cheng Xin Lu, Yen-Yu Ting, Cen-Shawn Wu, Sheng-Di Lin and Watson Kuo（郭华丞） 通讯作者： 郭华丞，台湾中兴大学   研究背景： 超导量子电路为目前主流的量子信息处理平台，它具有许多优点，如高度相干性、低能量耗散和线路可扩充性等，在科学研究和工程应用上都得到了广泛关注与具体成果。超导电路中的非线性是实现量子比特(qubit)相干操控和量子信息处理的关键效应。非线性一般通过超导接面的约瑟芬效应（Josephson effect）或电荷载流子在交变电场中的惯性质量，称为动态电感(Kinetic Inductance)来产生。由于目前主流的超导量子电路材料都是使用铝，在我们的工作中希望以高质量超薄铝膜制作共振器来产生巨量的动态电感，制程上与既有的超导量子电路能够整合，其巨大的电感和非线性可用于参数放大器、高电感值量子比特、或应用于量子讯号读取的共振器、环行器、滤波器等。   研究内容： 所研究的共平面波导共振器有两种类型：反射型(notch-type)共振器常用于量子比特的读取，可提供多路复用读出方案。穿透型(transmission-type)共振器适用于光子存储、信号混合和放大。超导铝薄膜使用分子束磊晶方式成长在蓝宝石基板，薄膜厚度为3nm，使用标准曝光、显影和湿蚀刻等制程方法。 测量发现当铝薄膜厚度降低至3nm时，共振器共振频率降低40%，表示动态电感可以达到几何电感的2.2倍。在加大输入微波讯号时共振频率降低，在7.2GHz的穿透式共振器中，其高度非线性可以达到每输入光子3.6MHz的频率偏移。 常见的微波参数放大器是基于四波混频（four-wave mixing），它是一种非线性光学效应，在介质中多个微波信号相互作用可产生新的光波，并遵从能量守恒和动量守恒。当条件符合时，能以一道高强度的波对另一道低强度的波产生功率放大。本研究使用四波混频方式来研究此非线性薄膜共振器的混波效果，在穿透式共振器中，对小功率讯号可以获得的增益为12.2dB。本研究显示3nm厚的分子束磊晶铝薄膜其超导温度约为1.6K，能应用于超导量子电路于7GHz之工作频率。其动态电感为几何电感的2倍以上，可大幅提升电感减少共振器长度。动态电感所具之非线性使共振器产生参数放大效应，具有动态电感侦测器、参数放大器等微波工程应用之潜力。 作者介绍 简维成  博士后研究员 台湾中兴大学 台湾中兴大学物理系博士(2017)。现任中兴大学物理所博士后研究员。芬兰阿尔托大学低温实验室访问研究(2011-2012)，升达科技(Universal Microwave Technology, Inc.) 微波工程师(2017-2020)。研究兴趣与专长为低温超导组件、高频微波组件设计与仿真、薄膜和二维材料的电学与微波特性研究，参数放大器和光子探测器应用等。 郭华丞  教授 台湾中兴大学 台湾清华大学物理系博士(2002)。现任台湾中兴大学教授、中央研究院合聘研究员。经历中央研究院博士后研究员(2002-2004)、德国KIT访问学者(2016)。曾任中兴大学物理系系主任、半导体学程主任、中兴大学副研发长。研究兴趣与专长为超导组件、微波组件、奈米电子。目前参与可扩充超导量子计算机的硬件开发。 期刊介绍 Materials for Quantum Technology...

本篇研究来自长春理工大学何秀霞课题组。 文章介绍 MiRNA-520a-3p Combined with Folic Acid Conjugated Fe2O3@PDA Multifunctional Nanoagents for MR Imagine and Antitumor Gene-Photothermal Therapy Xue Li(历雪), Shuang Wang(王爽), Qingzhe Gao(高庆哲), Na Li(李娜), Shanshan Dong(董珊珊), Yuwei Gao(高玉伟), Zuobin Wang(王作斌), Butian Zhang(张卜天) and Xiuxia He(何秀霞) 通讯作者： 何秀霞，长春理工大学   研究背景： Chemotherapy and radiotherapy combined with surgery are the traditional treatments for many osteosarcoma patients, but the fifive years survival is still less...

特刊详情 客座编辑 Sander Veraverbeke，荷兰阿姆斯特丹自由大学 Matthias Boer，澳大利亚西悉尼大学 Paulo Brando，美国耶鲁大学 Adrianna Foster，美国国家大气研究中心 Scott Goetz，美国北亚利桑那大学   主题范围 Recent extreme fire seasons in among others Amazonia, Eastern Australia, the western United States and the Arctic underscore the urgent need to better understand the interactions between climate change, human activity and fire regimes. Climate change leads to longer fire seasons,...