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Vol.74 No.12
2025年06月20日
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Vol.74 No.11
2025年06月05日
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Vol.74 No.10
2025年05月20日
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Vol.74 No.9
2025年05月05日
- 全部过刊
2025, 74 (12): 120201.
出版时间: 2025-06-20
摘要 +
为深入理解扭角双层石墨烯系统中关联态之间的关系和超导配对机理以及扭转角度对超导电性的影响, 采用大尺度无偏差的约束路径量子蒙特卡罗方法在构建的扭角双层石墨烯有效二轨道哈伯德模型中进行了系统的数值模拟. 首先, 从电声子耦合的层面, 数值模拟结果显示晶格间近邻吸引库仑相互作用强烈地增强系统主导的手性${\mathrm{d}}+{\mathrm{id}}$超导电子配对对称性, 并且发现布里渊区Γ点附近的反铁磁序也存在同样的增强效应, 这说明反铁磁序是形成手性${\mathrm{d}}+{\mathrm{id}}$超导态的先决条件. 更为重要的是此理论结果表明电声子耦合对调控超导电性具有重要的作用. 其次, 从双层石墨烯扭转角度的层面, 讨论了扭转角度对超导电性的影响, 数值模拟结果表明扭转角度在1.08°附近, 随着扭转角度的减小系统主导的手性${\mathrm{d}}+{\mathrm{id}}$超导电子配对对称性以及反铁磁序同样表现出增强的协同效应. 本文的研究结果为进一步揭示扭角双层石墨烯中的超导机理和提高系统的超导临界转变温度提供了重要的研究方向.
摘要 +
量子通信和量子传感分别利用量子系统的独特特性, 比如量子态的叠加性或量子纠缠特性等, 能够实现信息论安全的通信以及对物理量的高精度测量. 量子通信和量子传感, 作为当前最接近实用化的两种量子技术, 成为学术界的研究热点. 然而, 这两种技术在走向实用化的过程中也面临着诸多挑战, 例如: 设备缺陷导致现实安全性问题, 环境噪声干扰大导致测量精度降低等, 使得系统的大规模部署受到严重限制. 人工智能凭借其强大的算力和数据处理能力, 已经在通信、计算和成像等领域发挥着重要作用. 本文首先综述了人工智能与量子通信和量子传感交叉领域的发展现状, 包括人工智能在量子密钥分发、量子存储、量子网络、量子传感等方向的具体结合与应用, 为提升系统的可靠性、安全性、智能化与可扩展性等方面提供了强有力的保障. 接着分析了人工智能在赋能量子通信和量子传感系统中目前存在的问题, 最后对该领域未来的发展前景进行了展望和讨论.
摘要 +
爆轰实验由于操作风险高、样品制备和测试成本大等特征, 导致实验样本稀疏, 给标定待测物理量的概率分布和使用机器学习方法带来巨大的挑战. 流形上的概率学习(probability learning on manifold, PLoM)能生成丰富的、符合实用常识的、遵循实验数据物理机理的样本, 成为处理小样本的有效工具. 首先将炸药PBX9502的含有多物理属性实验数据做缩比变换, 然后, 使用主成分分析将缩比数据规范化, 并将规范化矩阵的分量作为训练集. 进而, 使用改进的多元Gauss核密度估计法表征训练集的先验概率. 紧接着利用耗散映射提炼基于训练集的非线性流形. 具体而言, 通过转移矩阵的第一个特征值和对应的特征向量构造耗散基函数和耗散映射. 其次, 将训练集作为Wiener过程驱动的Hamilton系统的初值, 先验概率作为不变测度构造Itô-MCMC随机数生成器, Störmer-Verlet格式用以求解随机耗散Hamilton方程. 最后, 采用反演变换, 实现学习集的扩容. 结果发现, PLoM能生成符合工业生产和高精度模拟需求的密度和爆速的随机数. 利用学习集导出炸药的密度和爆速服从仿射变换, 密度和爆压服从非线性关系, 密度的微小波动会引起爆速和爆压的剧烈的变化. 比较学习集的变异系数, 还发现爆压离散程度最高, 与已有研究结果相符. 所用方法具备普适性, 能推广到其他的爆轰系统.
摘要 +
空中飞行器在飞行过程中对邻近大气环境造成扰动, 形成明显有别于自然背景的大气密度空间分布特征. 本文提出基于大气扰动密度场远距离感知飞行器存在的构想, 针对性地设计了对大气扰动区域散射光进行三维层析成像的探测模式, 以及扰动光信号产生、传递和响应的全过程仿真链路. 重点解决了在短曝光条件和激光脉冲二次散射作用下的成像调制传递函数估算问题, 构建了飞行器扰动密度场的光散射回波成像仿真模型. 模拟了大气扰动密度场对主动光源的散射回波信号图像和与无扰动背景的差异图像, 并在此基础上讨论了不同系统参数下的仿真结果. 该模型可以为探测系统设计提供分析工具, 并为相关探测技术的发展提供基础.
摘要 +
无机晶体材料因具有优异的物理和化学特性, 在多个领域展现出广泛的应用潜力. 弹性性质(如体积模量和剪切模量)对预测材料的电导率、热导率及力学性能具有重要作用, 然而, 传统实验测量方法存在成本高、周期长等问题. 随着计算方法的进步, 理论模拟逐渐成为独立于实验的研究方法. 近年来, 基于图神经网络的机器学习方法在无机晶体材料的弹性性质预测中取得了显著成果, 尤其是晶体图卷积神经网络(CGCNN)在材料数据的预测和扩展方面表现出色. 本研究利用从Matbench v0.1数据集中收集的10987个材料的体积模量和剪切模量数据, 训练了两个CGCNN模型, 基于预训练的模型成功实现了对80664个无机晶体结构弹性模量的预测. 为保证数据质量, 筛选了材料电子带隙在0.1—3.0 eV之间, 并去除了含有放射性元素的化合物. 预测数据来源于两个主要数据集: 一是从Materials Project数据库中筛选出的54359个晶体结构, 构成MPED弹性数据集; 二是Merchant等(2023 Nature 624 80 )通过深度学习和图神经网络方法发现的26305种晶体结构, 构成NED弹性数据集. 最终, 本研究预测了80664种无机晶体的体积模量和剪切模量, 丰富了现有的材料弹性数据资源, 并为材料设计提供了更多的数据支持. 本文数据集可在https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00104 中访问获取.
编辑推荐
2025, 74 (12): 123101.
出版时间: 2025-06-20
摘要 +
一氧化碳分子离子(CO+)在大气及天体物理环境中起着关键作用, 其不透明度的理论研究对辐射输运建模具有重要意义. 本文基于实验观测数据, 采用Modified-Morse (MMorse)势函数改进并构建了CO+分子离子X2Σ+, A2Π和B2Σ+电子态的势能曲线, 进一步提取了振动能级和光谱常数. 同时, 利用考虑Davidson修正的多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法计算了势能曲线和电偶极跃迁矩. 改进获得的MMorse势与计算得到的势能曲线非常吻合, 且光谱常数和振动能级与其他理论和实验数据符合较好. 结合MMorse势函数和从头计算获得的电偶极跃迁矩, 计算了CO+分子离子在100 atm (1 atm=1.01×105 Pa)压强下, 298—15000 K温度范围内的不透明度, 并探究了不同温度对高温谱的影响. 研究结果表明, 高温环境(T > 5000 K)会导致不同能带系统的谱线展宽与边界模糊, 这种混合效应在T > 10000 K时尤为突出, 揭示了高温下分子离子光谱退化的微观机制. 本研究可以为天体物理领域提供一些理论依据和数据支持. 本文数据集可在https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00136 中访问获取.
编辑推荐
2025, 74 (12): 123102.
出版时间: 2025-06-20
摘要 +
采用高精度的多参考组态相互作用方法研究了ICl+分子离子的电子结构. 在计算过程中, 通过考虑Davidson修正、自旋-轨道耦合效应和芯-价电子关联提高计算结果的准确性. 获得了两条能量最低的解离极限相关的21个Λ-S态和42个Ω态势能曲线. 在计算的势能曲线基础上, 拟合了束缚态的光谱常数, 这些理论光谱常数与已知的实验结果吻合较好. 研究了ICl+分子离子的偶极矩, 并通过相同对称性电子态22Σ+/32Σ+和22Π/32Π在交叉区域中主要电子组态成分的变化阐明了偶极矩的变化规律. 计算了与22Π, 32Π, 12Δ, 22Δ态相关的自旋-轨道耦合矩阵元. 借助于22Π, 32Π, 12Δ, 22Δ态及邻近电子态的势能曲线, 讨论了相应的预解离通道. 最后对ICl+分子离子激发态至基态的跃迁性质展开了研究. 基于计算所得的跃迁偶极矩和Franck-Condon因子, 给出了激发态较低振动能级的自发辐射寿命. 本文数据集可在https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00140 中访问获取.
摘要 +
给出了一种T矩阵法、球矢量波函数加法定理和镜像法结合研究地下旋电磁各向异性介质球电磁散射的解析方法. 针对传统方法主要集中于单点电场求解而缺乏电场分布全面分析的局限性, 计算了沿目标中心轴平行的Y轴直线L的地面上的散射场, 并与FEKO仿真结果进行对比验证. 结果表明, 所提出的球矢量波函数方法与FEKO仿真结果高度吻合, 验证了该方法的正确性. 在此基础上, 比较了两种方法在计算地下旋电磁各向异性介质球目标的计算效率. 最后, 给出了入射波频率和埋藏深度的变化对地面电场分布的影响, 验证了该方法在多场景下的适用性. 本文是现有的电磁散射理论的扩展, 可应用于地下目标探测等领域.
摘要 +
白光通常被认为是非相干的, 然而, 近年来广受关注的超连续激光白激光具有激光强度高、相干性好的特点, 挑战了这一局限性. 尽管白激光已经被提出并在技术上得到了广泛的发展, 但对其光波性能, 尤其是空间相干性的具体分析却十分缺乏, 这在一定程度上限制了其实际应用. 本文对课题组2023年自主研制的由高强度飞秒激光通过二阶、三阶非线性效应展宽谱带所产生的高强度、超平坦谱带白激光开展了波前强度、偏振特性以及空间相干性的详细实验研究和分析. 通过使用带通滤波片从白激光中提取多个分量, 利用杨氏双缝干涉仪测量干涉条纹的对比度, 以评估其空间相干性. 实验结果显示, 白激光的波前强度呈准高斯分布, 光斑均匀, 是线偏振光. 白激光在杨氏双缝干涉仪中产生的可见光波段平均干涉条纹对比度是0.77, 表明其具有优异的空间相干性. 本研究将为白色激光在彩色全息、白光干涉仪表面层析、显微成像及其他需要具有一定相干性的白光的应用领域提供有价值的指导.
摘要 +
源于量子内禀随机性的量子随机数发生器(quantum random number generator, QRNG)提供了安全性信息论可证的真随机数. 本文提出一种融合实时相空间监测与熵评估的二重并行连续变量QRNG方案, 通过动态阈值监测机制与自适应后处理矩阵规模调整技术, 同步提升QRNG安全性与生成效率, 该方案创新性地将熵源状态追踪与随机数提取优化相结合. 实验上构建基于外差探测的真空态双边带模并行提取系统, 为高精度、高速全息重构量子态和四路并行提取量子随机数提供了充足的原始数据; 高动态范围、高分辨率、矩阵规模实时可调的硬件基Toeplitz-hash后处理协调了熵源状态追踪与随机数提取优化. 在保持17 Gbit/s以上高产率的同时可有效抵御边信道攻击, 通过了NIST SP 800-22, Diehard及TestU01标准测试. 本工作为解决QRNG实时熵源可信评估难题提供了技术路径, 且该方案集成度高、扩展性好, 为量子随机数发生器走向应用提供了一种切实可行的方案.
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