人工智能和量子力学的关系(量子科技参考文献)

编译|李昂
《自然》, 2021年2月25日，第590卷第7847期
《自然》 2021年2月25日，第590卷，第7847期
物理学
物理学
质子中反物质的不对称性
质子反物质的不对称性
作者：J. Dove、B. Kerns、R. E. McClellan、S. Miyasaka、D. H. Morton等。
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03282-z
摘要
质子——夸克和胶子——的基本结构已经知道几十年了。然而，对于这些粒子及其动力学如何产生质子的量子束缚态及其物理性质(如自旋)，我们仍然只有不完整的理论和实验认识。
在最简单的情况下，两个上夸克和一个下夸克只占质子质量的百分之几，而大部分质子质量以夸克动能和势能的形式存在，还有来自强子的胶子能量。
这种力的一个基本特征，正如量子色动力学所描述的，就是它可以在只存在很短时间的质子中创造出反物质夸克对。它们短暂的存在使得在质子中研究反物质夸克变得困难，但是在物质-反物质夸克的湮灭反应中可以识别它们的存在。
在这张由强力产生的夸克-反夸克的图片中，正负反物质夸克作为动量的函数存在的概率分布应该是几乎相同的，因为它们的质量与质子的质量非常相似且很小。
在这里，我们从介子对生成的测量中提供证据。这些分布是不同的。在很大的动量范围内，较低的反物质夸克比较高的反物质夸克多。这些结果有望引起人们对质子中反物质不对称起源的几种机制的兴趣，并指出未来的测量可以区分这些机制。
核裂变中角动量的产生
裂变中角动量的产生
作者：J.N .威尔逊、D. This SE、m .勒博伊斯、n .约瓦尼维等。
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03304-w
摘要
当一个重核分裂(裂变)时，会观察到产生的碎片在旋转；40多年来，这一现象一直是核物理领域的一个谜。
对于自旋为零或几乎为零的系统，通常在每个碎片中产生6或7个单位角动量的内生成特别令人困惑。
在这里，我们表明碎片的自旋之间没有显著的相关性，这使我们得出结论，裂变中的角动量实际上是在核裂变之后产生的。我们提供了全面的数据，表明平均自旋强烈地依赖于质量，呈现锯齿分布。我们观察到碎片的自旋对伴核的质量或电荷没有明显的依赖性，这证实了自旋机制的不相关的破裂后性质。
为了解释这些观察结果，我们提出裂变系统断裂颈中原子核的集体运动产生两个独立的力矩，类似于橡皮筋的断裂。根据统计理论，基于角动量态占有的参数化方法很好地描述了整个实验数据范围。
稳态微聚束机制的实验演示
稳态微聚束原理的实验演示
作者：熊杰邓，亚历山大曹，Arne费克斯，阿恩霍尔，等
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03203-0
摘要
基于稳态微聚束(SSMB)原理，可以获得高功率、高重复率、窄带宽的相干辐射，波长可以覆盖从太赫兹到极紫外(EUV)的波段。
这是通过使用微多束使多粒子相干增强电子储存环中的辐射在稳态逐轮基础上实现的。为了揭示SSMB作为未来光子源的潜力，关键是在真机上演示其原理。在这里，我们报告SSMB原理的实验演示。
我们的研究表明，储存在准等时环中的电子束经过波长为1064 nm的激光诱导能量调制后，可以产生亚微米微束和相干辐射。我们的结果证明，电子的光学相位可以用比激光波长更短的精度逐圈相关。
在此基础上，我们期望通过应用锁相激光依次与电子相互作用来实现SSMB。该演示代表了基于SSMB原理实现高重复率和高功率光子源的一个里程碑。
量子通信
量子通信
量子网络中确定性多量子比特纠缠
量子网络中确定性多量子比特纠缠
作者：尤，张鸿申，奥黛丽比恩菲特，等。
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03288-7
摘要
在大规模量子通信和计算网络中，生成高保真分布式多量子比特纠缠是一项具有挑战性的任务。
最近，光子和声子证明了两个远程量子比特的确定性纠缠。然而，由于态传输的保真度有限，多量子比特纠缠的确定性产生和传输尚未得到证实。
在这里，我们报告了一个由两个超导量子节点组成的量子网络，这两个节点由一根一米长的超导同轴电缆连接，每个节点包含三个互联的量子比特。通过一根电缆直接连接到每个节点的一个量子位，我们在节点之间传输量子态，过程保真度为0.9110.008。
我们还在一个节点上准备了一个三位GHZ状态，并将其传输到另一个节点。转移状态的保真度为0.6560.014。此外，我们利用这个系统产生一个全球分布的双节点六比特GHZ态，保真度为0.7220.021。
人工智能
人工智能
先回归，再探索
先回去，再探索。
作者：阿德里安艾柯菲、约斯特胡伊津加、乔尔雷曼、肯尼思斯坦利杰夫克伦
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-03157-9
摘要
通过指定高级奖励函数，加强学习以自动解决复杂的顺序决策问题。然而，当简单直观的奖励提供少量欺骗性反馈时，强化学习算法就会陷入困境。
在这里，我们假设有效探索的主要障碍来自于算法忘记如何到达之前访问过的状态(分离)和未能回到探索前的原始状态(脱轨)。
我们引入了Go-Explore，这是一系列算法，通过定义“记住”有希望的状态并在有意探索之前返回它们的简单原则，直接解决了这两个挑战。
Go-Explore解决了所有之前没有解决的雅达利游戏，超越了所有高难度探索游戏的技术水平，在《蒙特祖马的复仇》和《陷阱》等游戏上做出了一个数量级的提升。我们还展示了Go-Explore在报酬较少的机器人取放任务中的实际潜力。
此外，我们还发现加入目标条件策略可以进一步提高Go-Explore的探索效率，使其处理整个训练过程中的随机性。
材料科学
材料学
通过改进载流子管理的高效钙钛矿太阳能电池
加强载流子管理，实现高效钙钛矿太阳能电池。
作者：Jason J. Yoo，Gab Kyung SEO，Matthew R. Chua，Taegwan Park等。
链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03285-w
摘要
电荷载流子管理的改善与填充因子和开路电压密切相关，这为改善PSCs的器件性能并达到其理论效率极限提供了一种途径。在这里，我们报告了一种通过加强载流子管理来提高PSC性能的总体方法。
首先，通过调节化学镀溶液中沉积的二氧化锡，获得了具有理想的膜覆盖度、厚度和组成的电子传输层。
其次，我们对模块和界面之间的钝化策略进行解耦，以提高性能并最小化带隙损耗。在正向偏压下，我们的器件表现出17.2%的外部量子效率和21.6%的能量转换效率。
作为太阳能电池，它们实现了25.2%的认证能量转换效率，这相当于它们的带隙热力学极限的80.5%。