Quantum algorithm for neighborhood preserving embedding

Neighborhood preserving embedding (NPE) is an important linear dimensionality reduction technique that aims at preserving the local manifold structure. NPE contains three steps, i.e., finding the nearest neighbors of each data point, constructing the weight matrix, and obtaining the transformation matrix. Liang et al. proposed a variational quantum algorithm (VQA) for NPE [Phys. Rev. A 101 032323 (2020)]. The algorithm consists of three quantum sub-algorithms, corresponding to the three steps of NPE, and was expected to have an exponential speedup on the dimensionality n. However, the algorithm has two disadvantages: (i) It is not known how to efficiently obtain the input of the third sub-algorithm from the output of the second one. (ii) Its complexity cannot be rigorously analyzed because the third sub-algorithm in it is a VQA. In this paper, we propose a complete quantum algorithm for NPE, in which we redesign the three sub-algorithms and give a rigorous complexity analysis. It is shown that our algorithm can achieve a polynomial speedup on the number of data points m and an exponential speedup on the dimensionality n under certain conditions over the classical NPE algorithm, and achieve a significant speedup compared to Liang et al.'s algorithm even without considering the complexity of the VQA.     

Valence Quark Ratio in the Proton

Beginning with precise data on the ratio of structure functions in deep inelastic scattering（DIS） from ³ He and ³ H, collected on the domain 0.19 ≤ xB≤ 0.83, where xBis the Bjorken scaling variable, we employ a robust method for extrapolating such data to arrive at a model-independent result for the xB= 1 value of the ratio of neutron and proton structure functions. Combining this with information obtained in analyses of DIS from nuclei, corrected for target-structure depen...     

早晚期混响划分对理想比值掩蔽在语音识别性能上的影响

真实环境中存在的噪声和混响会降低语音识别系统的性能。封闭空间中的混响包括直达声、早期反射和后期混响3部分,它们对语音识别系统具有不同的影响.我们研究了早期反射和后期混响的不同划分方法,以其中的早期反射为目标语音,计算出了不同的理想比值掩蔽并研究了它们对语音识别系统性能的影响;在此基础上,利用双向长短时记忆网络(BLSTM)估计理想比值掩蔽,测试它们对语音识别系统性能的影响.实验结果表明,基于Abel早期反射和后期混响的划分方法,理想比值掩蔽能够降低词错误率约2.8%;基于BLSTM的估计方法过低估计了理想比值掩蔽,未能有效提高语音识别系统的性能。      

微纳电极阵列检测丘脑底核电刺激引起的纹状体神经元活动变化

丘脑底核(STN)深部脑刺激(DBS)已成为帕金森病的重要外科治疗手段,然而其确切的作用机理尚不明确.本研究采用微机电系统(MEMS)技术制备了一种16通道植入式微电极阵列(MEA),在MEA表面修饰了铂黑-还原氧化石墨烯-Nafion膜(Pt/RGO/Nafion)纳米材料,用于同步检测麻醉大鼠脑内纹状体神经元在STN电刺激前后多巴胺(DA)含量和动作电位(Spike)发放变化.STN-DBS结果表明,电刺激20 s后,DA含量开始升高,最高达1.72 μmol/L,较高浓度状态保持约50 s后回落至正常水平.与此同时, 检测到在DA上升阶段中间神经元Spike发放活动增强,在保持高于DA正常浓度水平阶段,中等多棘神经元(MSNs)放电频率增加.本研究制备的微电极阵列传感器能够实现脑内多巴胺和电生理的原位实时检测,有望成为神经信息检测的有力工具.     

离子色谱法测定乳粉中的高氯酸盐

建立了乳粉中痕量高氯酸盐的固相萃取离子色谱分析方法。在碱性条件下,乙腈提取、浓缩,0.22μm尼龙滤膜+RP柱净化,AS20阴离子分析柱(150mm×4.0mm)分离,流动相为氢氧化钠溶液(30~70mmol/L),流速1.0mL/min。结果表明,高氯酸盐在0.4~20μg/L内具有良好的线性关系,相关系数0.999 8,样品检出限20μg/kg,加标回收率在77.2%~108%。测定了41个乳粉中的高氯酸盐含量,高氯酸盐检出率为31.7%。对质监部门用来检测乳粉中高氯酸盐的方法是一个补充,为食品安全提供了参考数据。     

反射式动态云纹法实验研究

在沙丁机基础上，实现了反射式动态云纹测量法。该法可用于不透明模型的动态位移，应变及应力场的研究。     

激光产生高压问题的二维数值模拟研究

在研究激光与靶物质相互作用以及激光驱动的效应中,许多问题具有二维性质。这种二维问题,目前都是用计算机来模拟研究的。本工作在[1]的基础上通过数值模拟,考虑了平面靶中激光驱动冲击波传播和平面性的二维问题。计算表明,对于高斯激光束,冲击波阵面为一曲面,波阵面上不同径向位置的压强是不同的。光束中心压强约为光斑边缘处压强的1.7倍。冲击波速度也有个径向分布,由中心向外逐渐下降。共计算了两个典型模型,其中一个与实验结果进行了比较,两者符合较好。     

碳化物衍生碳与石墨的摩擦磨损性能比较

通过高温氯化处理工艺在SiC表面制备碳化物衍生碳涂层(CDC),考察并比较了SiC、石墨和CDC在空气中的摩擦磨损性能.结果表明:在本文试验条件下,CDC的摩擦磨损性能优于石墨,CDC的摩擦系数低于0.15;CDC在载荷5 N下的磨损率在10-15 m3/N量级,当载荷等于或低于30 N时磨损率在10-14 m3/N量级,远低于相同条件下石墨的磨损率,即使在40 N或 50 N下其磨损率仅与20 N下SiC和石墨的磨损率相当.CDC的纳米结构及涂层与基体界面组成和性能的变化是影响其摩擦磨损性能的主要因素.     

基于密集连接结构的超分辨精简网络

近年来, 随着深度神经网络的发展并被应用在超分辨领域, 图像超分辨率重建的效果得到了明显的提升。但是之前的工作大都把精力放在如何设计深度模型来提高重建的效果上, 而忽视了设计模型需要大量参数与计算量这一问题, 严重制约了深度学习方法在图像超分辨率重建方面的实际应用范围。针对该问题, 基于密集连接结构设计了一种新的网络。在以下3个方面进行了算法改进:1)提出了一种基于密集连接结构的新模型; 2)加入1×1卷积层作为特征选择层, 同时进一步减少计算量; 3)探讨了通道数量与重建精度、计算量之间的关系。实验结果表明本文提出的模型取得了与其他卷积神经网络模型相近的复原精度, 同时计算速度只有之前最快深度模型FSRCNN的一半以下。     

日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽技术研究

拉曼激光雷达通过探测与水汽浓度相关的大气水汽振动拉曼散射回波信号，可实现大气水汽混合比廓线的探测。然而由于振动拉曼信号非常微弱，在白天测量时振动拉曼散射光谱会淹没在太阳背景光中，多在夜间测量。为实现大气水汽的全天时测量，设计开发一套日盲紫外波段拉曼激光雷达系统。该系统选择Nd∶YAG脉冲激光器的四倍频输出-266.0 nm日盲紫外波段作为拉曼激光雷达系统的激励波长，采用镀高增益介质膜的牛顿式望远镜作为接收器，同时利用二向色镜和超窄带干涉滤光片设计高效率的高光谱分光系统，实现了大气氧气、氮气和水汽振动拉曼散射回波信号277.5，283.6和294.6 nm的精细提取。计算仿真结果表明，臭氧吸收对日盲紫外域拉曼激光雷达探测存在一定的影响，主要是探测距离的影响；氮气通道不受白天太阳背景光噪声的影响；水汽通道存在少量太阳背景光噪声，对系统探测距离略有影响。而系统信噪比计算结果表明，设计的日盲紫外域拉曼激光雷达系统可实现白天3.5 km大气水汽的探测。实际进行水汽探测时，可利用氮气和氧气通道反演出臭氧浓度廓线，修正臭氧对发射波长、各通道拉曼散射波长的吸收，进一步提升系统的探测能力和探测精度。