摘要：复杂的超导量子电路可以用来设计对噪声免疫的量子比特,但其复杂性可能会超出经典计算机所具备的模拟能力.在这种情况下,可以借助量子计算机来对其进行高效的模拟.在这项工作中,作者展示了在基于transmon比特的量子计算机上,利用变分量子算法模拟一种超导量子电路,并且基于此设计了一种新的量子比特“Plasmonium”,它工作在等离子体跃迁区域.文中展示的Plasmonium量子比特展示出了较高的两比特门保真度99.58(3)%.相比于transmon比特,它具有更小的物理尺寸和更大的非谐性.这些特征使得Plasmonium可以成为制造多比特量子处理器强有力的候选者.这项研究结果证实了利用量子计算机辅助设计更先进的量子处理器的可能性.

摘要：在过去10年中,探索凝聚态系统中的演生粒子一直引起人们强烈的研究兴趣.演生粒子是出现在晶体能带简并附近的低能激发模式.自其提出以来,就一直受到人们的广泛关注,并在真实晶体材料和人工设计系统中被广泛报道.然而,至今学界一直还没有得到晶体体系中,所有可能实现的演生粒子的完整图像.本文通过系统的对称性和模型分析,首次完成了三维晶体中所有可能演生粒子的完整列表.该列表不仅包括了固体中电子体系的自旋粒子,也包括声子和人工虚拟晶体等体系中的无自旋粒子.此外,该工作也给出了演生粒子、对称性条件、有效模型和拓扑特征之间的详细对应关系.演生粒子百科的建立结束了在晶体体系中对新的演生粒子的搜寻研究,并为在物理系统中实现相关演生粒子提供了极其具体的指导.

摘要：量子自旋霍尔绝缘体拥有具有带隙的体态和无能隙的一维拓扑边缘态.然而,由于拓扑边缘态局域在纳米尺度,所以很难用光学手段直接观测并区分体态和边缘态,这就限制了对拓扑边缘态独特的光学特性和光电响应等方面的研究和应用.Bi_(4)Br_(4)体材料的台阶存在一维非平庸的边缘态,多个台阶累加的效应使得通过较为宏观的光学和光电分析手段来研究一维边缘态成为可能.该工作利用中远红外显微吸收光谱和泵浦探测光谱,对比研究了Bi_(4)Br_(4)体和边缘的光学响应行为.研究发现Bi_(4)Br_(4)的边缘在小于带隙(约0.22 eV)的波段存在明显的强于体内的红外吸收,且该吸收呈现较强的各向异性.室温下的红外泵浦探测首次观察到边缘处载流子激发态超长的弛豫时间(1.5 ns),该激发态载流子寿命要比体内载流子寿命长两个量级.该工作证实体态和拓扑边缘态具有明显不同的光学和光电响应行为,为未来设计新型红外探测器提供了材料和物理基础.

摘要：铁电薄膜中的带电界面会产生低维的受限电荷,从而诱导很多诸如二维电子气等新奇的物理性质,在未来的纳米电子器件中具有很大的应用潜力.然而这些带电界面通常会产生巨大的退极化场,很难稳定存在.本文利用晶界工程在多铁Bi Fe O_(3)中制备几何结构和电荷密度可调控的带电界面.这些Bi Fe O_(3)晶界是以Sr Ti O_(3)双晶衬底为模板制备的,具有厘米级的二维尺寸和小于1 nm的厚度.通过压电力显微镜和球差矫正透射电子显微镜测量Bi Fe O_(3)晶界处极化取向和原子结构,我们发现10°,22.6°和36.8°的Bi Fe O_(3)晶界都会形成头对头的极化构型.另外,极化大小在晶界附近并没有受到明显的抑制,表明在晶界处自由载流子和缺陷等很好地屏蔽了极化电荷.因此,这种头对头的极化导致晶界处聚集极化电荷,形成了一个带电的二维界面.通过控制双晶模板的角度可以调控Bi Fe O_(3)中晶界的角度和携带的电荷量,为设计基于带电界面的器件提供了新思路.

摘要：本文基于结构设计、采用高温固相反应,首次合成了电子掺杂"12442"型超导体BaTh2(N0.7O0.3)2.研究发现,"BaFe2As2"和"ThFeAsN0.7O0.3"块层间的电荷转移是稳定该目标化合物的必要条件.霍尔测量证实该化合物主要为电子型导电.电阻、直流磁化率和比热测量的综合结果表明,样品在22 K呈现体超导电性.

摘要：近年来,基于磁共振和近场耦合的非辐射无线能量传输技术已被广泛应用.然而,由于传输效率和功率随着距离增加而大幅降低,基于双谐振器的无线能量传输系统仅适用于中短距离应用.基于多中继谐振器的无线能量传输系统可克服该问题,然而该复杂系统对微扰和缺陷极为敏感.针对上述问题,本文实验验证了稳健性拓扑无线能量传输.电磁能量可通过位于一维无线电波拓扑绝缘体两端的拓扑边界态之间的近场耦合高效传递.该结构可等效为具有复边界电势的宇称-时间对称的Su-Schrieffer-Heeger链.此外,所设计的线圈结构可抑制不相邻线圈之间非必要的交叉耦合.该工作理论和实验上验证了即使存在微扰的情况下,该系统仍可在拓扑边界态的奇异点附近保持极高的能量传输效率.该工作将拓扑电磁材料、非厄米物理和无线能量传输技术三者结合,为未来电子、交通运输和工业中的长距离无线传输提供稳定、高效的平台.