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生成模型的研究重點(diǎn)是如何從給定的數(shù)據(jù)集合中學(xué)習(xí)到數(shù)據(jù)的聯(lián)合概率分布，以及從學(xué)習(xí)到的概率分布中高效地生成新的樣本。研究團(tuán)隊(duì)提出將數(shù)據(jù)的聯(lián)合分布概率編碼成量子多體態(tài)的概率幅的模平方。進(jìn)一步地，他們提出在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上使用矩陣乘積態(tài)(Matrix Product States)來(lái)模擬學(xué)習(xí)的過(guò)程。矩陣乘積態(tài)的參數(shù)，即張量網(wǎng)絡(luò)的張量元，可以通過(guò)類(lèi)似密度矩陣重整化群(Density Matrix Renormalization Group)的算法進(jìn)行學(xué)習(xí)，最終形成一個(gè)具有泛化能力的生成模型。這個(gè)學(xué)習(xí)算法結(jié)合了量子物理與機(jī)器學(xué)習(xí)各自的優(yōu)點(diǎn)：它不僅可以利用GPU高效地學(xué)習(xí)到模型參數(shù)，還可以利用張量網(wǎng)絡(luò)的靈活性動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)模型表達(dá)能力。此外，與傳統(tǒng)的基于統(tǒng)計(jì)物理的生成模型（例如玻爾茲曼機(jī)）相比，玻恩學(xué)習(xí)機(jī)還具備直接生成無(wú)關(guān)聯(lián)樣本的強(qiáng)大能力，從而可以高效地生成新的數(shù)據(jù)。 基于量子態(tài)的概率生成模型融合了量子物理與機(jī)器學(xué)習(xí)的思想，是一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域。玻恩學(xué)習(xí)機(jī)借助量子態(tài)內(nèi)稟的概率解釋及其強(qiáng)大的表達(dá)能力，意在為機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能提供更為先進(jìn)的生成模型和學(xué)習(xí)算法。此外，這類(lèi)模型在量子信息處理，量子計(jì)算以及多體物理中具有應(yīng)用潛力。展望將來(lái)，最令人興奮的前景應(yīng)該會(huì)是在一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)玻恩學(xué)習(xí)機(jī)，從而以全新的方法進(jìn)行概率型的學(xué)習(xí)和建模。這項(xiàng)工作用使用張量網(wǎng)絡(luò)模擬量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行，向無(wú)監(jiān)督量子機(jī)器學(xué)習(xí)邁近了一步。作用在一幅MNIST圖片上的矩陣乘積態(tài)以及它的糾纏譜

北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心的韓偉研究員和謝心澄院士，以及日本理化學(xué)研究所的Sadamichi Maekawa教授，受邀在國(guó)際著名刊物《自然-材料》（Nature Materials)上撰寫(xiě)綜述文章，介紹“自旋流--新穎量子材料的靈敏探針”這一新興領(lǐng)域的前沿進(jìn)展。 自旋電子學(xué)起源于巨磁阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)時(shí)而言，自旋流指的僅僅是電子自旋的傳播。隨著自旋電子學(xué)的蓬勃發(fā)展，與相關(guān)研究的不斷深入，新的自旋流現(xiàn)象與機(jī)制不斷被拓展，相關(guān)研究證明一系列的粒子或者準(zhǔn)粒子攜帶的自旋都能夠形成自旋流，比如磁性絕緣體中的磁振子、超導(dǎo)體中自旋三重態(tài)和準(zhǔn)粒子、量子自旋液體中的自旋子、自旋超導(dǎo)態(tài)等。尤其是對(duì)于量子材料而言，由于其往往具有獨(dú)特的自旋性質(zhì)，基于自旋流探針的研究方法就成為了表征量子材料物性的有效手段。 量子材料都是凝聚態(tài)物理與材料科學(xué)領(lǐng)域的研究前沿之一，其量子性質(zhì)起源于諸多量子效應(yīng)，包括低維尺寸效應(yīng)，量子限域效應(yīng)，量子相干效應(yīng)，量子阻挫效應(yīng)，能帶結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫裕孕壍礼詈希瑢?duì)稱(chēng)性限制等等。量子材料包括石墨烯，高溫超導(dǎo)體，拓?fù)浣^緣體，外爾半金屬，量子自旋液體，自旋超流體等等。量子材料可以表現(xiàn)出諸多與自旋相關(guān)的量子性質(zhì)，如二維過(guò)渡金屬硫族化合物中的自旋-谷耦合，以及拓?fù)浣^緣體當(dāng)中的自旋-動(dòng)量鎖定等。因?yàn)榱孔硬牧系淖孕龑傩栽谙乱淮牧孔有畔⒋鎯?chǔ)和量子計(jì)算科學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用潛力，所以研究量子材料的自旋相關(guān)性質(zhì)得到了廣泛關(guān)注。 為了研究量子材料的自旋性質(zhì)，發(fā)展一種易于實(shí)現(xiàn)和操控的高效工具顯得尤為迫切與關(guān)鍵。幸運(yùn)的是，在實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和理論物理學(xué)家的不懈努力下，成功的證實(shí)了自旋流探針能夠作為量子材料的有效探測(cè)手段。一系列激發(fā)和探測(cè)自旋流的方法被提出并得以實(shí)現(xiàn)，從而證實(shí)了基于自旋流探針的量子材料物性研究的廣泛適用性。 迄今為止，相關(guān)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)自旋流能夠以超導(dǎo)體系中的自旋三重態(tài)庫(kù)珀對(duì)和超導(dǎo)準(zhǔn)粒子、量子自旋液體中的自旋子、磁性絕緣體和自旋超流體中的磁振子為載體進(jìn)行傳播，相關(guān)物理圖像被總結(jié)在表1中。本篇綜述文章著重介紹了在五類(lèi)主要的量子材料體系中的基于自旋流探針的物性研究。第一類(lèi)是超導(dǎo)材料體系，自旋流探針可以被用來(lái)驗(yàn)證自旋三重態(tài)的存在以及自旋動(dòng)力學(xué)的演化過(guò)程。第二類(lèi)是量子自旋液體材料體系，自旋流探針可以被用來(lái)驗(yàn)證自旋子攜帶的自旋角動(dòng)量的有效傳播過(guò)程。第三類(lèi)是磁性絕緣體體系，自旋流以磁振子的形式傳播，描述了磁有序材料當(dāng)中的集體激發(fā)行為。第四類(lèi)是雜化量子激發(fā)體系，自旋流以磁振子-聲子雜化模式（磁振子-極化子）或磁振子-光子雜化模式（磁振子-極化激元）為載體進(jìn)行傳播。第五類(lèi)是自旋超流體系，自旋流以玻色愛(ài)因斯坦凝聚中的自旋量子數(shù)為1的玻色子為載體進(jìn)行傳播，這種玻色子可以為電子-空穴激子或者是磁振子。 這些重要的研究進(jìn)展已經(jīng)充分證實(shí)了基于自旋流探針的物性表征對(duì)于量子材料而言是一種行之有效的研究手段。因此，這一方法將會(huì)極大的推動(dòng)新穎量子材料的發(fā)現(xiàn)和相關(guān)物理性質(zhì)的研究。例如量子霍爾和量子自旋霍爾材料，量子鐵磁體和反鐵磁體，六角晶格體系中的量子手征聲子，自旋和力耦合的量子系統(tǒng)，超導(dǎo)體中的自旋動(dòng)力學(xué)和鐵磁與超導(dǎo)界面的超導(dǎo)能隙，自旋三重態(tài)超導(dǎo)體中的超導(dǎo)對(duì)稱(chēng)性，強(qiáng)耦合自旋系統(tǒng)中的雜化激發(fā)，拓?fù)浯耪褡硬牧希孔幼孕后w中的自旋子，自旋超流體約瑟夫森效應(yīng)，以及其他任何作為自旋流載體的量子態(tài)。另外，這一領(lǐng)域的進(jìn)展還將推動(dòng)自旋成像技術(shù)的發(fā)展，如利用自旋極化掃描隧道顯微鏡和氮空位色心顯微鏡技術(shù)對(duì)量子材料體系中自旋流的原位探測(cè)。

在化學(xué)反應(yīng)中，量子干涉現(xiàn)象普遍存在。但是，想要準(zhǔn)確理解這些干涉產(chǎn)生的根源非常困難，因?yàn)檫@些干涉圖樣復(fù)雜，且在實(shí)驗(yàn)上也難以精確分辨這些干涉圖樣的特征。H+H2及其同位素的反應(yīng)，是所有化學(xué)反應(yīng)中最簡(jiǎn)單的。該體系只涉及三個(gè)電子，因此比較容易精確計(jì)算出這三個(gè)原子在不同構(gòu)型時(shí)的相互作用力。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)求解相應(yīng)的描述化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的薛定諤方程，就能夠?qū)崿F(xiàn)分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬，從而做到在微觀層次上深入理解化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。研究團(tuán)隊(duì)在2019年先期理論研究

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院孫磊教授為第一作者、物信學(xué)院陳恩果副教授為通訊作者、郭太良研究員為第三作者，在材料工程領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威期刊《陶瓷國(guó)際》（英文刊名：《Ceramics International》）上發(fā)表的題為“Al2O3過(guò)渡層優(yōu)化對(duì)ZnO量子點(diǎn)與CuO納米線(xiàn)復(fù)合結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射增強(qiáng)作用”（英文題為“Field emission enhancement of composite structure of ZnO quantum dots and CuO nanowires by Al2O3 transition layer optimization”）的論文。 本論文研究ZnO QDs 與傳統(tǒng)一維氧化物CuO納米線(xiàn)（CuO NWs）異質(zhì)結(jié)構(gòu)，以一維氧化物納米棒為基體為 ZnO QDs 提供良好的定向電荷傳輸，同時(shí) ZnO QDs 的表面改性又能改善基體的場(chǎng)發(fā)射性能，提出了詳細(xì)的電勢(shì)疊加效應(yīng)和形成機(jī)制。鑒于 ZnO QDs 在 CuO NWs 表面呈現(xiàn)孤島狀分布且生長(zhǎng)密度低，通過(guò)表面改性工程利用原子層沉積(ALD)工藝先在 CuO NWs 基體上沉積 Al2O3 薄膜，均勻的 Al2O3 薄膜為 ZnO QDs 的生長(zhǎng)提供了良好的成核表面，同時(shí)可以降低基體表面的電子勢(shì)壘高度。這種金屬氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)在很多應(yīng)用中都具有重要的意義，特別是由于表面積大大增加，異質(zhì)結(jié)密度提高，具有固有光捕獲效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。研究成果為改善單一納米材料器件的場(chǎng)發(fā)射性能提供了有效途徑，也為制備新型結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射器件奠定理論基礎(chǔ)。

福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院孫磊教授為第一作者、物信學(xué)院陳恩果副教授為通訊作者、郭太良研究員為第三作者，在材料工程領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威期刊《陶瓷國(guó)際》（英文刊名：《Ceramics International》）上發(fā)表的題為“Al2O3過(guò)渡層優(yōu)化對(duì)ZnO量子點(diǎn)與CuO納米線(xiàn)復(fù)合結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射增強(qiáng)作用”（英文題為“Field emission enhancement of composite structure of ZnO quantum dots and CuO nanowires by Al2O3 transition layer optimization”）的論文。 本論文研究ZnO QDs 與傳統(tǒng)一維氧化物CuO納米線(xiàn)（CuO NWs）異質(zhì)結(jié)構(gòu)，以一維氧化物納米棒為基體為 ZnO QDs 提供良好的定向電荷傳輸，同時(shí) ZnO QDs 的表面改性又能改善基體的場(chǎng)發(fā)射性能，提出了詳細(xì)的電勢(shì)疊加效應(yīng)和形成機(jī)制。鑒于 ZnO QDs 在 CuO NWs 表面呈現(xiàn)孤島狀分布且生長(zhǎng)密度低，通過(guò)表面改性工程利用原子層沉積(ALD)工藝先在 CuO NWs 基體上沉積 Al2O3 薄膜，均勻的 Al2O3 薄膜為 ZnO QDs 的生長(zhǎng)提供了良好的成核表面，同時(shí)可以降低基體表面的電子勢(shì)壘高度。這種金屬氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)在很多應(yīng)用中都具有重要的意義，特別是由于表面積大大增加，異質(zhì)結(jié)密度提高，具有固有光捕獲效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。研究成果為改善單一納米材料器件的場(chǎng)發(fā)射性能提供了有效途徑，也為制備新型結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射器件奠定理論基礎(chǔ)。

大部分鐵基超導(dǎo)的母體在有限溫度會(huì)有“向列”相變，在此溫度之下晶格的四重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性會(huì)自發(fā)破缺，而在此相變溫度下略低或相同的溫度會(huì)發(fā)生條紋反鐵磁相變。所以通常認(rèn)為這些鐵基材料中的向列相是由反鐵磁關(guān)聯(lián)驅(qū)動(dòng)。但是FeSe體材料的行為與典型的鐵基超導(dǎo)材料非常不同。FeSe在90K溫度有向列相變，但直到可以測(cè)量的最低溫度都沒(méi)有磁性長(zhǎng)程序。最近的核磁共振研究在向列相變溫度附近也沒(méi)有看到低能自旋漲落的增強(qiáng)。基于這些結(jié)果，一些人推測(cè)FeSe中的向列相和磁性無(wú)關(guān)而可能是由軌道序驅(qū)動(dòng)。通過(guò)理論論證和數(shù)值計(jì)算提出正方晶格上自旋為1的阻挫自旋模型可以有一種“向列量子順磁相”。這個(gè)相自發(fā)地破缺晶格的四重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，但是有自旋能隙，所以沒(méi)有接近零能的自旋漲落。王垡及合作者指出這種物相可以解釋FeSe體材料的不尋常物性，并且預(yù)言FeSe會(huì)在條紋反鐵磁序和交錯(cuò)反鐵磁序的兩種波矢都具有有限能量的低能自旋漲落。

成果簡(jiǎn)介： 1.一篇2區(qū)SCI（已發(fā)表） Zhang D, Tao H, Yao C, et al. Effects of residence time on the efficiency of desulfurization and

量子通信主要涉及量子密鑰分配( QKD)、量子安全直接通信(QSDC) 、量子秘密共享( QSS) 等3個(gè)方面。通信雙方以量子態(tài)為信息載體，基于量子力學(xué)相關(guān)原理及量子特性，利用量子信道，在通信收發(fā)雙方之間安全地、無(wú)泄漏地直接傳輸有效信息，特別是機(jī)密信息的通信技術(shù)。量子秘密共享旨在對(duì)重要的密鑰進(jìn)行安全保護(hù)，使即便部分或全部密鑰被第三方竊取也難以恢復(fù)出真實(shí)的密鑰。

提出一種如下圖所示能克服光子側(cè)向和背向泄露且能極大提高光子前向出射的新型微納“射燈”結(jié)構(gòu)，其單光子理論收集效率在較大的帶寬中超過(guò)90%、最高可達(dá)95%。? 該“射燈”結(jié)構(gòu)量子光源的實(shí)驗(yàn)制備難度極大，因?yàn)樗笕蠛诵奈⒓{制備技術(shù)：厚度160nm左右且內(nèi)有量子點(diǎn)的薄膜轉(zhuǎn)移技術(shù)；定位精度小于10nm的量子點(diǎn)光學(xué)精確定位技術(shù)；環(huán)形槽寬度制備精度小于5nm的高質(zhì)量牛眼微納結(jié)構(gòu)制備技術(shù)。為實(shí)驗(yàn)制備出這一性能優(yōu)越的量子光源，王雪華教授團(tuán)隊(duì)自2013年開(kāi)始，從零起步，堅(jiān)持不懈，不斷探索，先后發(fā)展和掌握了上述三大核心微納制備技術(shù)，在國(guó)際上率先制備出綜合性能俱佳的“三高”量子糾纏光子對(duì)源