Implementation of Fault-Tolerant Encoding Circuit Based on Stabilizer Implementation and “Flag” Bits in Steane Code

Quantum error correction (QEC) is an effective way to overcome quantum noise and de-coherence, meanwhile the fault tolerance of the encoding circuit, syndrome measurement circuit, and logical gate realization circuit must be ensured so as to achieve reliable quantum computing. Steane code is one of the most famous codes, proposed in 1996, however, the classical encoding circuit based on stabilizer implementation is not fault-tolerant. In this paper, we propose a method to design a fault-tolerant encoding circuit for Calderbank-Shor-Steane (CSS) code based on stabilizer implementation and “flag” bits. We use the Steane code as an example to depict in detail the fault-tolerant encoding circuit design process including the logical operation implementation, the stabilizer implementation, and the “flag” qubits design. The simulation results show that assuming only one quantum gate will be wrong with a certain probability p, the classical encoding circuit will have logic errors proportional to p; our proposed circuit is fault-tolerant as with the help of the “flag” bits, all types of errors in the encoding process can be accurately and uniquely determined, the errors can be fixed. If all the gates will be wrong with a certain probability p, which is the actual situation, the proposed encoding circuit will also be wrong with a certain probability, but its error rate has been reduced greatly from p to p2 compared with the original circuit. This encoding circuit design process can be extended to other CSS codes to improve the correctness of the encoding circuit.     

地磁环境下基于SQUID三轴磁强计的矢量稳场

超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device,简称SQUID)是一种高灵敏度的矢量磁探测器.本文采用低温超导SQUID作为传感器,搭建了一套三轴矢量磁场稳定装置.该系统由两个三轴SQUID磁强计模块、比例积分微分(PID)控制器和反馈线圈组组成.在该系统的矢量稳场下,磁场波动峰峰值在有效带宽内可以降低四个数量级,可达pT量级,稳场效果显著.此技术可以满足大部分需要稳定磁场,如高灵敏度磁传感器的标定等应用场合.     

HL-2A装置上边界间歇性事件与湍流粒子输运的统计学研究

通过对粒子概率分布函数的计算,发现在高等离子体密度下边界间歇性事件的爆发频率有所增加。通过条件平均的手段,正负间歇性事件得以区分,并发现了二者在空间上的不同特征。不同密度梯度下的湍流粒子输运计算表明,间歇性事件与湍流粒子输运之间存在密切联系,间歇性事件的存在能够大大增加湍流粒子输运的大小。在高等离子体密度时,间歇性事件的强度有所增加,而与之相应地,湍流粒子输运的大小也有所增强。     

基于浸入边界法的扑翼飞行数值模拟

本文提出了基于浸入边界法的扑翼鸟建模与仿真,首先检验了数值方法的精确性,而后对NACA 0012翼型的升沉运动与俯仰运动进行了研究,最后对三维扑翼的翅膀拍动时间非对称性进行了研究。结果表明：浸入边界法对拍动翼型的模拟能够很好地和文献结果吻合。升沉运动的推进能力由翼型前缘涡的大小和位置决定,升沉运动推进效率的峰值主要集中在0.3≤St≤0.4时。升沉运动耦合俯仰运动时,在俯仰角25°及相位差85°时,推进效率达到峰值。在三维模拟中,适当增加翅膀下拍速度,能提供更大的升力,同时耗能也更高。研究结果可以为微型扑翼飞行器的扑动参数设置提供参考。

     

纯氢管道输氢技术发展现状与分析

利用管道输送氢气,能够实现氢气低成本、大规模、长距离输送,但纯氢管道的发展面临技术与经济方面的挑战。本文给出了管道输氢评价指标,总结了国内外纯氢管道的发展现状,探讨了管道输氢面临的技术挑战与经济性影响因素。纯氢管道大规模发展具备技术可行性,建设与运行成本也将大幅下降。随着氢能产业的快速发展,管道输氢将成为最高效、最经济的氢气输送方式。建议结合我国实际情况,统筹规划纯氢管网布局,制定管道输氢标准规范,建立安全监管与应急决策平台,搭建运营管理体系,逐步推动管道输氢产业化发展。

     

以太网芯片重离子单粒子效应试验

为评估和研究工业以太网芯片KSZ8851-16MLLJ在空间环境中的适应性,利用重离子源对芯片进行了单粒子试验。根据以太网芯片的结构和功能制订了单粒子实验方案,得出了实验数据,并对实验数据进行了整理和研究。实验和研究表明：工业以太网芯片KSZ8851-16MLLJ具有一定的抗单粒子辐射能力;在不同网络传输条件下,发生单粒子翻转的机率也不相同;在持续的单粒子辐射下,以太网芯片会发生电流阶跃,第二次电流阶跃时产生单粒子锁定,在工程应用中可以利用电流阶跃监测芯片的辐射水平。     

碱液萃取前后原油中酸性化合物组成的高分辨质谱分析

采用改进的碱液萃取方法分离杜巴原油中的酸性化合物(主要是环烷酸),通过高分辨质谱分析萃取过程中不同组分酸性化合物组成,以研究碱萃取前后酸性化合物的分布与组成特征。实验结果表明,电喷雾傅立叶变换离子回旋共振高分辨质谱(ESI-FT-ICR-MS)是分析原油中酸性化合物的强有力的手段;酸性化合物分布于碱萃取前后的各个组分中,但其组成有明显的差异,碱液萃取出的石油酸主要是相对分子质量小于500的酸性组分,增加反萃取溶剂的用量和极性有利于脱除萃取物中的非碱性氮化合物,对石油羧酸的组成影响不大。     

神经肽FF的构效关系研究

多肽在机体中具有重要的生理功能,并且它具有化学合成和修饰的便利性,因此它吸引了越来越多的化学、生物学及其交叉领域研究人员的研究兴趣。神经肽FF(NPFF)作为阿片调节肽在阿片耐受等药理学方面具有重要的调节作用,然而迄今为止仍缺乏NPFF受体高选择性的激动剂和拮抗剂,从而阻碍了NPFF药理学功能及其作用机制的研究。本文简述了NPFF的发现,并综述了近几年来在NPFF的前体、受体和生理学功能等方面所取得的最新进展,结合本实验室的工作重点介绍了NPFF构效关系方面的研究,并展望了该研究方向今后的发展趋势。     

羟基取代苯并菲化合物分子的结构与电荷传输性质研究

在量子化学B3LYP/6-31G**水平上对苯并菲, 氟及羟基取代苯并菲化合物分子及其分子离子的结构进行理论研究, 得到稳定构型. 在此基础上, 计算二聚物的单点能随旋转角度和盘间距离的变化关系, 得到能量最低点. 根据电子转移的半经典模型计算了苯并菲及氟和羟基取代苯并菲化合物分子的电荷转移常数, 氟和羟基的引入使正电荷转移速率常数明显减小, 即不利于正电荷的传输, 对负电荷的传输速率常数影响不大.     

疏水化淀粉衍生物研究进展

淀粉化学品已广泛应用于各行各业,但由于传统淀粉化学品只有单一的亲水性,应用受到限制。淀粉的疏水化改性是提高淀粉化学品应用性能、赋予淀粉新的性能和功能性、进而拓宽淀粉化学品应用领域的重要方法,淀粉的疏水化改性已成为目前国内外的研究热点。本文综述了近年来制备的新的疏水化淀粉衍生物及其制备新工艺和性能研究方面的进展。