近期出版
近期目录
-
Vol.74 No.16
2025年08月20日
-
Vol.74 No.15
2025年08月05日
-
Vol.74 No.14
2025年07月20日
-
Vol.74 No.13
2025年07月05日
- 全部过刊
编辑推荐
2025, 74 (16): 160201.
出版时间: 2025-08-20
摘要 +
提出了扩展混合训练物理信息神经网络(X-MTPINNs), 该模型通过整合扩展物理信息神经网络(X-PINNs)的域分解技术与混合训练物理信息神经网络(MTPINNs)框架, 有效提升了非线性波动问题的求解能力. 相较于经典物理信息神经网络(PINNs)模型, 新模型具有双重优势: 1)混合训练框架通过优化初边值条件的处理机制, 显著改善了模型收敛特性, 在提升非线性波解拟合精度的同时, 将计算时间降低约40%; 2) X-PINNs的域分解技术增强了模型对复杂动力学行为的表征能力. 基于非线性薛定谔方程(NLSE)的数值实验表明, X-MTPINNs在亮双孤子解及三阶怪波求解以及参数反演等任务中均表现优异, 其预测精度较传统PINNs提升一至两个数量级. 对于逆问题, X-MTPINNs算法在有噪声和无噪声条件下都能准确识别NLSE中的未知参数, 解决了经典PINNs在本研究条件下NLSE参数识别中完全失效的问题, 表现出很强的鲁棒性.
摘要 +
随着量子通信和量子计算的快速发展, 人们对数据隐私保护和分布式量子信息处理的需求不断增高. 量子秘密共享作为经典秘密共享的量子延伸, 借助量子力学的基本原理可以在多方之间安全地共享信息, 提供了信息安全的新范式. 作为多方安全量子通信和分布式量子计算的重要基础, 量子秘密共享一经提出便受到广泛关注. 当前, 量子秘密共享研究已经包含经典和量子的场景, 在理论与实验上不断取得新的进展. 但在实际应用中仍然面临着量子信道噪声、设备不完美及量子资源受限等诸多困难和挑战, 实用性和安全性仍然难以兼顾. 本文将简要介绍不同技术路线下量子秘密共享的研究现状, 总结近年来量子秘密共享的发展趋势, 并对其未来的发展方向进行讨论和展望.
摘要 +
非局域量子纠缠是未来量子网络的一种核心资源. 局域产生的量子纠缠在通过量子信道传输时呈现指数衰减的分发效率, 大幅降低了量子网络节点之间生成非局域量子纠缠的效率. 该问题在涉及多对非局域量子纠缠的实际量子技术中将进一步加剧. 空间多模、时间多模以及频率多模等经典多模技术在一定程度上加快了非局域量子纠缠的生成速率, 但并未提升单次信道传输效率. 量子多模技术基于单光子的高维编码, 能够在一次量子信道传输中, 在量子网络节点间同时生成多对非局域量子纠缠. 因此, 量子多模有望提升涉及多对非局域量子纠缠的实际量子技术的性能. 本文介绍了基于量子多模的非局域量子纠缠生成机制, 讨论基于高维单光子传输和高维双光子纠缠分发的量子多模技术在实现非局域量子纠缠中的特点, 分析量子多模在加速非局域量子逻辑纠缠生成中的应用, 并展望其在构建大规模量子网络中的潜在优势.
摘要 +
在实际的连续变量量子秘密共享系统中, 经不安全信道传输的本振光或因各种针对性攻击而受到安全威胁. 针对这个问题, 本文提出了一种本地本振连续变量量子秘密共享方案, 本振光在可信端本地生成而无需由各用户发送, 从而彻底堵住相关安全漏洞. 在此基础上, 利用卡尔曼滤波对各个参考相位分别进行最小均方误差估计, 在降低相位漂移估计误差的同时抑制相位测量噪声. 分别开发了涉及标量卡尔曼和矢量卡尔曼的相位补偿方法, 其中矢量卡尔曼一步完成补偿而无需额外处理相位慢漂移. 本文对滤波后系统的过噪声进行建模, 并推导了针对窃听者和不诚实用户的安全界限. 数值模拟结果表明, 与块平均相比, 所提方案在最大传输距离和最大支持用户数方面优势明显, 具有构建大规模量子通信网络的潜力.
摘要 +
量子密钥分发凭借其信息理论层面上的无条件安全性及窃听可探测性等独特优势, 在金融、政务、国防等安全敏感领域展现出广阔的应用前景. 集成光子学技术通过将传统量子密钥分发系统的核心器件高密度集成于单一芯片, 显著提升了系统的小型化程度、成本效益与长期稳定性, 是实现量子密钥分发规模化工程应用的核心技术路径. 本文系统综述了近期基于不同材料平台与架构的光子集成量子密钥分发实验进展, 以及用于生成真随机数的集成量子随机数生成器的最新研究动态. 该综述旨在为未来芯片化量子保密通信技术的发展提供技术路线指引.
编辑推荐
2025, 74 (16): 160701.
出版时间: 2025-08-20
摘要 +
大语言模型的出现极大地推动了科学研究的进步. 以ChatGPT为代表的语言模型和DeepSeek R1为代表的推理模型, 为科研范式带来了显著变革. 尽管这些模型均为通用型, 但它们在电池领域, 尤其是固态电池的研究中, 展现出强大的泛化能力. 本研究系统性地筛选了2024年及之前重点期刊中的5309268篇文章, 精准提取了124021篇电池相关文献. 同时, 我们全面检索了欧洲专利局与美国专利局2024年及以前的申请与授权专利, 共计17559750篇, 从中筛选出125716篇电池相关专利. 利用这些文献与专利, 对语言模型的知识储备、实时学习、指令遵从和结构化输出能力进行了大量实验. 通过多维度的模型评估与分析发现: 当前的大语言模型在信息分类和数据提取等的精度基本达到了研究生水平, 语言模型在内容总结和趋势分析方面也展现出强大的能力. 同时, 我们也发现模型在极少数情况下可能出现数值幻觉问题. 而在处理电池领域海量数据时, 模型在工程应用方面仍存在优化空间. 我们根据模型的特点和以上测试结果, 利用模型提取了无机固态电解质材料数据, 包括离子电导率数据5970条、扩散系数数据387条、迁移势垒数据3094条, 此外还包括1000多条化学、电化学、力学等数据, 涵盖了无机固态电解质所涉及的几乎所有物理、化学、电化学性质, 这也意味着大语言模型对科研的应用已经从辅助科研转向主动促进科研发展阶段. 本文数据集可在中国科学院凝聚态物质科学数据中心查看, 网址https://cmpdc.iphy.ac.cn/literature/SSE.html (DOI: https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00172 ).
摘要 +
环境温度变化常会引起光纤法珀应变传感器的测量误差. 为有效补偿温度对测量结果的影响, 本文提出了一种优化的粒子群-反向传播(particle swarm optimization-back propagation, PSO-BP)神经网络算法. 该算法直接将温度和光纤法珀应变传感器测得的光谱峰值漂移数据作为实验样本输入, 建立温度补偿神经网络系统模型, 采用自适应调整惯性权重和学习因子动态优化调整机制, 提高了算法的全局搜索能力和局部收敛精度, 从而实现对温度干扰的有效补偿. 实验结果表明, 在整个传感器的温度测量范围内, 基于优化PSO-BP算法的平均绝对百分比误差为1.2%, 相比传统的BP算法和PSO-BP算法的平均绝对百分比误差分别改进了57.14%和45.45%, 且不同温度下R2普遍在0.995以上, 这表明模型能够在不同温度条件下准确预测应变值, 从而实现有效的温度补偿, 为低成本高精度传感系统的开发提供了新的技术途径.
摘要 +
奇异夸克物质(strange quark matter, SQM)被认为是强相互作用的真正基态, 然而近期有研究表明普通夸克物质(u-d quark matter, u-d QM)也有可能是强相互作用的基态. 通过在夸克质量标度中采用伍兹-萨克森势(Woods-Saxon potential)型的衰减因子, 基于等效质量模型对u-d QM状态方程的计算结果表明, 衰减因子的引入增大了u-d QM稳定存在的参数窗口, 使得普通夸克星(u-d quark star, u-d QS)的质量在满足2倍太阳质量的前提下, 同时满足潮汐形变$\varLambda_{1.4} \in [70,580]$, 该计算结果符合目前的相关天文观测数据, 因此脉冲星本质上有可能是u-d QM构成的u-d QS. 本文结果为理解脉冲星的本质提供了一种可能, 也进一步加深了对强相互作用的理解.
2025, 74 (16): 162401.
出版时间: 2025-08-20
摘要 +
基于SiGe合金的电子器件具有广阔的空间应用前景, 但是也受到空间环境中粒子辐照损伤的威胁. 本文通过蒙特卡罗模拟研究了1—1000 MeV质子对SiGe合金和SiGe/Si异质结构造成的位移损伤. 结果表明, 低能质子(1—100 MeV)在SiGe合金中主要通过库仑散射和弹性碰撞产生Si初级离位原子(primary knock-on atom, PKA)和Ge PKA, 损伤能分布在质子射程末端形成一个明显的布拉格峰, 而高能质子(300—1000 MeV)在SiGe合金中的非弹性碰撞更加显著, 出现更多的PKA类型, 损伤能主要分布在质子射程前端. 同时, 质子在SiGe/Si异质结构中的损伤能随质子能量的增大呈现出整体下降的趋势, 反向入射质子(10 MeV和100 MeV)比正向入射质子在界面处Si基底一侧产生的损伤能更大, 导致界面两侧的损伤能起伏更为剧烈, 可能造成更加严重的位移损伤. 此外, Ge含量会影响质子在SiGe合金中的PKA类型、损伤能分布和非电离能量损失, 随着Ge含量的增大, 高能质子在SiGe合金中的非电离能量损失逐渐变大, 但是, Ge含量对质子在小尺寸SiGe/Si异质结构中总损伤能的影响不显著. 总体上, 这项工作说明了质子在SiGe合金和SiGe/Si异质结构中产生的位移损伤和质子能量密切相关, 低能质子倾向于产生更多的自反冲原子, 并在小尺寸SiGe/Si异质结构中产生位移损伤, 为SiGe合金基电子器件的位移损伤效应研究和抗辐照加固技术提供了数据支持.
摘要 +
利用弹性散射对微波量子网络中微波光子的传输行为进行无能耗的调控, 对微波量子器件的研发和构建多节点微波量子网络等具有现实意义. 本文从最简单的微波光子单个散射体的弹性散射出发, 对构成量子网络中最简单节点器件, 如LC回路、单个约瑟夫森结器件和超导量子干涉器件等对微波光子弹性散射行为进行了详细讨论. 结果表明, 线性LC回路对微波光子的弹性散射行为与它们在经典微波电路中的作用相同, 但非线性约瑟夫森结对微波光子弹性散射行为的调控, 则与其在网络中的等效模型建模有关; 约瑟夫森结的并联或串联嵌入模型对微波光子的弹性散射, 表现出截然不同的调控行为. 为检验哪种建模是物理上正确的, 本文通过实验测量了传输线中嵌入单个约瑟夫森结情况下的微波光子传输系数, 证实了并联嵌入模型的正确性. 基于这些单个散射体弹性散射行为的研究, 本文提出了一种通过旁路电流调制直流超导量子干涉器件磁通来实现微波光子弹性散射行为调控的方案, 有望应用于微波量子网络的构建.
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- ...
- 16
- 17
