換資格考教授、年末尾牙、論文與實驗升級～12/25

不知不覺到了年尾，整個CQT的步調都開始減速，畢竟眾人都一批批跑去放耶誕假期了（不論是西方人、印度人還是當地人：整個dzmitry lab五個人剩下兩個人）而我就依照慣例，凡是放假就花時間筆耕、梳理自己的時光也分享給大家．

先來說說我資格考的進展：原本和dzmitry談過應該是在一月初開學前，大家放完假回來時舉辦QE，結果我三位委員中的其中一位居然從NUS 離職，讓我必須重啟整套煩人拖時間的更換委員流程、還是在沒人沒效率的耶誕節前夕＃＃光是找到人選、對方同意、CQT行政程序認可就能搞到一月多，看來只能期待農曆新年前搞定了．雖說資格考早做或晚做就是心裡有沒有疙瘩和能加薪兩件事而已，但是就是讓人心情鬱卒…
接下來說點比較快樂的事情：CQT第十一年的尾牙

基本上大家在外場喝啤酒、喝飲料排隊等拍照，在內場狂吃buffet的概念（其實食物整體普通），吃飯之餘聊聊天、看看投影幕上過去一年CQT的活動新聞與照片，這一切都是為了等待抽獎，先抽每桌的參加獎、再舉行趣味競賽抽獎、最後就是主持人抽大獎．我這桌的參加獎是我代表去抽，結果是倒數第二的沐浴禮盒組，雖說比不上各種20-30星的禮卷、不過至少比瓶裝水好（顆顆；趣味競賽方面不論是收集東西、猜歌名還是猜骰子我一個都不行QQ不過dzmitry在猜骰子數字方面奪得冠軍、Jaren在猜歌名方面也有小露一手，都獲得機制鋼筆套組做紀念；最後的大獎抽獎方面，dzmitry抽到了四獎的無線藍牙耳機真是運氣不錯，我後來看到他老婆把這耳機送給了他們家的傭人 so kind 🙂 至於首獎iphoneXR則是果然上演得獎者不在立刻重抽的戲碼哈哈 ，這真是相當不錯的經驗（雖然PI們中獎率高到我覺得這抽獎是年資一年有一張籤）


研究方面：實驗室正在進行雷射安裝（Gleb）和控制系統升級(Chihuan)，Jaren則是全力專注在寫NooN state論文，對於雷射安裝工作我沒什麼能幫上忙的．首先是雷射的本體還沒到，其次是本次的高功率355nm雷射確實相當危險，我還是先觀看學習以策安全；對於實驗系統升級我就貢獻了噪音模擬和transformer設計，簡單的說，根據實驗結果我們猜測噪音是50Hz交流電雜訊，它的起伏使我們在沒有任何系統控制和回饋時ion coherence 只能維持不到5ms，至於噪音的強弱和分布則是不清楚，於是我便從first principle simulation想辦法玩參數和實驗的ramsey osicllation比較，最終我們可以肯定交流電轉直流電會有0.4%的訊號沒有被濾掉，而噪音功率既不穩定也不是均勻分布，而是接近高斯分佈以0.4%為中心0.025%為半寬．能夠從模擬肯定敵人的面貌真是件快樂的事情：）

那既然問題是交流電引發的那如何解決呢？既然我們不能改變電網或自己買發電機發直流電，那就修改變壓器的設計，讓DC在升電壓後不要增加雜訊(當然DC轉AC的部分也是下一步要升級)，方法是讓變壓器恆溫並且被金屬屏蔽（不要讓環境中任何可能的電磁波干擾、也不要有任何可能成為電容充放電的東西），所以我就再度用Fusion360設計了small box來完成任務．這次的設計比較特別的是底下有挖洞讓TEC（溫度控制器）放在盒子外面，因為TEC本身的電流很大、產生的噪音不小．不到兩週CQT的機械工廠負責人Bob就把東西做出來了，真是效率高啊！！！


在幫助Jaren寫paper（我仍舊是第三作者）、添磚加瓦還有放citation的過程中我學到了不少東西並且也有所突破．首先是我理解到現在進行的實驗應該被稱為Hybrid Variable 而不是Continuous Variable，因為我們是qubit 和qmode都有使用．也理解了要如何用HV系統做出logical qubit還有qubit operation：世界上目前的qubit都是physical qubit，意思是他們的存在時間有限而且錯誤會累積，如果用冗余的方法編碼資訊且使用error correction operation，那理論上這個logical qubit可以活無限久（至少好幾百倍physical qubit應該沒問題），透過E-SWAP gate 我們可以做到HV 系統中logical qubit 的 single qubit rotation 與entanglement  gate（就是理論上完備的量子電腦），這E-SWAP的應用和量子機器學習 （QML）一樣相當有趣．其次，我們之前一直不能理解如何有效率的執行E-SWAP gate，耶魯用超導體只需要9個步驟，由於看不懂他們的巧妙幽微之處所以無從學習，之前不論怎麼想怎麼跑模擬都需要13個步驟，最近和Jaren學長一次無意的討論中讓我理解了突破點，也讓整個實驗壓到9個步驟！！！簡單的說，我之前沒有理解到phase在哈密頓量中的影響力，而我只要把這個參數加回去而不是假設為0，花不到一天就成功寫出他的解析解：）查找文獻的過程中也讓我理解了更多C-SWAP的應用，如quantum digital signature 和quantum fingerprint．感覺這量子世界還是挺大的（至少偏CS那邊寶藏還很多我不知道），除了以上的模擬和理論理解外，我也模擬了Molmer Sorensen gate和實驗數據相互應證，我們做MS gate的原因是因為CQT funding agency 希望我們證明自己有做量子電腦的能力，基於工作結果，我被Chihuan稱為組上的理論support XXD

CQT演講：到了年底演講數量反而增加，在這裡分享其中兩場有趣的場次：首先是QCAT，由CQT和新加坡超級電腦中心合力舉辦的講座，整個下午的演講是帶領大家做量子科技深入淺出之科普、和從資訊科技史的觀點切入現在量子電腦發展的階段（兩場演講），接下來是兩場針鋒相對的硬體演講(笑：超導體與離子井各一場，超導體強調自己的製程成熟、靈活性高、容易量產，離子警當然就是說自己的品質高、coherence time比較長、qubit是大自然給的不用任何製成微調，那場面真的是超級好笑XXD不過來的許多都是資訊科學和產業界人士，準確而明瞭的科普確實非常重要，一整個下午四場演講份量合理．


聽完量子電腦的演講後有場關於QKD的演講同時讓人驚艷，講者是證明BB84安全性的香港人，100張左右的簡報且廣且深，除了回顧QKD的實驗如何突破、理論的條件如何被放寬外，也介紹了領域的最新進展MDI-QKD（Measurement-Device-Independent），讓人收穫滿滿，最有趣的是他在加拿大多倫多大學的funding有部分是華為給的，這年頭相當敏感啊（顆顆


生活相關：說到生活就不得不提到我在黑色星期五購買的Ledger Nano S：最專業的虛擬貨幣硬體錢包，從法國空運過來不到一週就收到了，當然是立刻設置好錢包準備長長久久的HODL 哈哈，另外，因為參加了ETH Singapore的活動，所以拜訪了Paypal的新加坡據點、同時也是全球總部，這活動就是請那些比較有名的以太坊項目來科普大眾：Dai(感覺完全不靠譜)、Kyber（這已經相當成熟了）、Set(具有潛力的項目)、Status（野心很大不過才剛宣布裁員），Paypal除了開放場地來舉辦活動外，也有貢獻自己的辦公室當孵化器養了些有趣項目，不過我唯一認出來的只有Ten X