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直接测量 RhSi 中的螺旋表面状态...
尽管边缘态是拓扑物理学的基本性质，但直接测量拓扑半金属费米弧的电子和光学特性一直是实验上的重大挑战，因为它们的响应常常被金属块体所淹没。然而，表面态和块体态携带的激光驱动电流可以在非对称晶体中以不同的方向传播，这使得这两个成分很容易分离。受最近理论预测 [1] 的启发，我们测量了在 0.45−1.1eV 入射光子能量范围内源自非对称手性韦尔半金属 RhSi 费米弧的线性和圆形光电效应电流。虽然在研究的能量范围内表面光电流的方向偏离了理论预期，但我们的数据与预测的圆形光电效应光谱形状与光子能量的关系非常吻合。还观察到了由线性光电效应引起的表面电流，出乎意料的结果是只需要六个允许的张量元素中的两个来描述测量值，这表明出现了与晶体空间群不一致的近似镜像对称性。
随机电路中的量子魔法动力学
摘要 魔力指的是一个系统中“量子化”的程度，它不能仅通过稳定态和 Clifford 操作来完全描述。在量子计算中，稳定态和 Clifford 操作可以在经典计算机上有效地模拟，即使它们从纠缠的角度看起来很复杂。从这个意义上说，魔力是释放量子计算机独特计算能力以解决经典难以解决的问题的关键资源。魔力可以通过满足 Clifford 操作下单调性等基本性质的度量来量化，例如 Wigner 负性和 mana。在本文中，我们将随机电路的统计力学映射方法推广到 R´enyi Wigner 负性和 mana 的计算。基于此，我们发现：（1）一个精确的公式描述在 Haar 随机电路下制备的多体态中魔力与纠缠之间的竞争；（2）一个公式描述在随机 Clifford 电路下演化的状态中魔力的扩散和扰乱； (3) 定量描述测量条件下的魔法“压缩”和“隐形传态”。最后，我们评论了相干信息与魔法之间的关系。
hamming图上的自由费米斯的多部分信息
量子信息是一个引人入胜的主题，具有彻底改变我们对宇宙的理解的能力，并且已将其作为一种工具来理解在各种不同环境中的相对论现象，例如加速度和黑洞（称为异常和霍金效应）[1,2]。量子纠缠已被用作增强重力波检测器灵敏度的方法。参考文献[3,4]研究了通过收集相互量子相关性并讨论每个光束在干涉仪中传播的方式的差异来消除过滤腔的可行性。参考[5]提出了一种基于量子纠缠的重力波检测的量子速度计测量方案的新实现。除此之外，一些论文原则上研究了受重力波影响的量子特性，包括量子烙印[6]，量子时间扩张[7]，纠缠收集[8]，激发/对单个原子的兴奋/去敏化[9,10]等。在[11]中还研究了重力场对量子纠缠的影响。，但大多数研究都集中在两体纠缠上。在本文中，我们将研究重力波对量子多体态的影响，并讨论实验检测对压力波的可行性。
量子重叠断层扫描的实验演示
近年来，随着人们对量子信息处理研究的兴趣和努力[1,2]，在构建和控制大规模量子系统方面取得了令人瞩目的进展，一系列物理系统包括但不限于超导电路[3-5]、线性光学[6,7]、离子阱[8,9]和超冷原子[10]。虽然创建和操作一个拥有大约 100 个甚至 1000 个量子比特的大规模系统已经现实[11,12]，但如何测量这样的多体态并证明系统中任意两部分之间的相关性仍然是一个问题。由于量子比特的量子特性，量子比特所携带的信息不能通过一次测量读出[13]。相反，需要对一个量子态用多组基进行多次测量，才能重建表示该状态的密度矩阵[14]。随着系统中量子比特数量的增加，所需测量的数量呈指数增长 [15]，导致不可接受的时间复杂度，这可能会破坏即使是中等规模的系统稳定性。事实上，对于只有 10 个量子比特的系统，全状态断层扫描 (FST) 已经相当困难 [16]。在这一挑战的推动下，人们提出了各种协议来降低时间复杂度。一些协议为具有特殊结构的某些量子态提供了优势 [17]。一些协议可以更高效地估计未知状态，但它们需要量子非破坏性测量，而这在当今的实验中仍然无法实现 [18]。一个更现实的想法是通过重建简化的密度矩阵来检索有限但关键的信息
大型系统的量子性有效标准...
量子技术 2.0 全面发展道路上的一个关键障碍 [ 1 ] 与最初刺激其发展的情况相同：用经典方法有效模拟足够大的量子相干结构根本不可能。实际上，“足够大”的系统是由一百个左右量子比特组成的，但这个数字仍然太小，不足以组成能够模拟其他“足够大”的量子系统的量子计算机。另一方面，由数千个量子比特组成的人工量子相干系统正在被制造出来 [ 2 ]，甚至得到成功应用，如商用量子退火炉 [ 3 , 4 ]。超导量子比特阵列也被认为是能够超越标准量子极限的微波探测器（例如，在搜索银河系轴子等应用中 [ 5 ]）。阵列的量子相干性是检测机制的关键要素。这种“量子容量差距” [6] 需要得到弥合，以便系统地开发量子技术 2.0 的全部潜力，例如有噪声的中型量子 (NISQ) 设备 [7] 和通用容错量子计算机。对大型量子系统进行有效的经典模拟并不是绝对不可能的，因为它涉及对这种系统的任意演化的模拟，即其状态向量可以到达其所有（指数高维）希尔伯特空间，并且可能在有限时间内做到这一点。Margolus-Levitin 定理及其推广 [8-13] 对这种演化的速度进行了限制，从而限制了在任何有限时间间隔内可访问希尔伯特空间的部分。这与 [14] 的证明相一致，即在系统尺寸呈多项式缩放的时间内，任意时间相关局部哈密顿量可以生成的所有量子多体态的流形在其希尔伯特空间中占据的体积呈指数级小。（这是一个字面上正确的表述，因为量子比特系统的希尔伯特空间是一个有限维复射影空间；也就是说，它是紧致的，而且它有一个酉不变的富比尼-施图迪度量 [15]）。数值和分析研究还表明，描述
利用组合规范对称性构建非阿贝尔量子自旋液体
非阿贝尔拓扑态是量子物质最显著的形式之一。这些系统中准粒子激发的交换以简并多体态空间中的非交换幺正变换为特征，即这些准粒子具有非阿贝尔编织统计 [ 1 , 2 ]。理论上预测非阿贝尔态可以描述某些分数量子霍尔 (FQH) 态 [ 3 – 6 ]。Kitaev 的蜂窝自旋液体模型 [ 7 ] 是另一个例子；它在磁场中表现出非阿贝尔相，激发具有 Ising-anyon 统计。实现物质非阿贝尔拓扑态的更一般系统类是 Kitaev 的精确可解量子双模型 [ 8 ]，其中特定状态由选择链接（或规范）自由度取值的非阿贝尔群决定。在实验系统中实现量子双模型的一个障碍是，它们以群元素表示的自由度之间的多体相互作用来写，而不是物理自由度，如自旋或电荷。要通过实验实现量子双模型，需要设计具有一体和两体相互作用的母哈密顿量。参考文献 [ 9 , 10 ] 和 [ 11 ] 在这方面做出了显著的努力。参考文献 [ 9 , 10 ] 的量子双实现中的局域规范对称性是涌现的，仅在理论的低能部分活跃（因此是微扰的）。另一方面，在参考文献 [ 11 ] 中，局域规范对称性是精确的，但不清楚哈密顿量是否像在参考文献 [ 9 ] 中那样在物理上可实现，其中提出了使用约瑟夫森结阵列的物理实现。本文的目标是开发一个框架来填补这两种方法的空白：我们设计一个具有精确局部非阿贝尔规范对称性的物理哈密顿量，仅使用可以在物理系统（如超导量子电路）中实现的 1 体和 2 体相互作用。该计划的关键在于将组合规范对称性 [ 12 ]（请参阅参考文献 [ 13 ]，其中深入介绍了阿贝尔理论的对称性原理，并附带了示例的分步构建）扩展为非阿贝尔理论。规范对称性内置于微观哈密顿量中，因此是精确的，而不是仅在低能量极限下出现。规范对称性在现实哈密顿量中是精确的，这扩展了拓扑相可能稳定的参数范围，从而提供了一种摆脱可达到能隙大小限制的方法。此外，该模型具有铁磁和反铁磁 ZZ 相互作用，以及纵向和横向场。因此，自旋模型是自旋哈密顿量的明确实现，不存在符号问题，实现了非阿贝尔拓扑相。我们重点研究蜂巢格子上链接变量取四元数群 Q 8 内的值的量子双元组。我们用自旋-1/2 自由度表示 8 个四元数变量（ ± 1、± i、± j 和 ± k）。我们将在蜂巢格子的每个链接中使用 4 个“规范”自旋，从而定义一个 16 维希尔伯特空间，我们将其分成偶数和奇数宇称态两组，并使用 8 个偶数宇称态来表示 8 个四元数。该构造使用链接上的“物质”自旋来分裂偶数和奇数宇称态，并在位置上强制三个四元数变量相乘为恒等式（“零通量”条件）。最后，我们给出具有相同非阿贝尔组合规范对称性的超导量子电路。在超导导线很小的极限情况下，电压偏置经过调整，使得每根导线中都倾向于两个近乎简并的电荷态，系统将成为文献 [ 14 ] 中引入的 WXY 模型的非阿贝尔推广。在这种情况下，问题中剩余的能量尺度是约瑟夫森耦合，如果系统（具有组合规范对称性）有间隙，则非微扰间隙必然是这个尺度的数量级。