最近的实验进步已建立了扭曲的双层过渡金属二甲元化(TMD),它是研究多体物理学的高度可调平台。尤其是,据信,位移场下的同型TMD被认为是由具有自旋依赖性跳相θ的广义三角晶格哈伯德模型描述的。为了探索θ对系统的影响,我们对相关的三角晶格T-J模型执行密度矩阵重新归一化组计算。通过在小孔掺杂下更改θ,我们获得了一个准长范围的超导顺序,并在0 <θ<π/ 3中与电荷和自旋密度波共存。 div>超导性由主导的旋转单线d波和亚尺寸三重态P-波配对组成。有趣的是,S z =±1三个三个配对组件具有配对密度波。此外,我们发现了一个三胞胎超导率区域,与π/ 3 <θ<2π/ 3内的电荷密度波和铁磁性共存,该区域通过spin-flip和衡量变换的联合操作在较小的θ下与以前的相位相关。我们的发现为扭曲TMD系统中的外来超导性提供了实验性搜索的见解和方向。
最近,在加压LA 4 Ni 3 O 10中报道了超导性(SC)的证据。在这里,我们研究其可能的配对机制和配对对称性。通过拟合密度功能理论带结构,我们提供了一个六轨的紧密结合模型。与LA 3 Ni 2 O 7的频带结构相比,附加的非键D Z 2频段对这里的配对机理很重要。当包括多功能哈伯德相互作用时,我们的基于随机相关的研究会产生S± - 波SC。在键d z 2频段顶部贡献的γ口袋和α1口袋贡献的γ袋与非键D Z 2频段底部贡献的γ袋之间具有主要的费米 - 表面嵌套,这导致了两个机构内最强的配对幅度和相反的差距。主要的真实空间配对是层间D Z 2 - 轨道配对。此S±波配对模式对频带细节不敏感。电子掺杂后,T C将在系统进入Néel订购的旋转密度波相位之前迅速增加。
在这项工作中,我们开发了一种量子计算机算法,用于获取人造石墨烯 (AG) 中自由移动电子的基态和基能。此外,该算法还针对小型 AG 片进行了模拟。对于我们的模拟,我们使用 HPC 资源,因为在量子物质模拟中,随着系统尺寸的增加,传统计算资源的成本呈指数增长。我们的研究重点是石墨烯类似物:基于蜂窝晶格势的二维材料。这些晶格产生了狄拉克电子和石墨烯的主要电子特性,同时提供了更多可调平台,允许更大的电子-电子相互作用或自旋轨道耦合,并探索物质的新相。我们的算法由一个量子电路组成,该电路模拟绝热(渐进)演化,从具有非相互作用电子的 AG 系统(在我们的量子电路中很容易解决和准备)到具有任意库仑相互作用的系统(我们不知道其解决方案)。 AG 中的电子用二维费米-哈伯德哈密顿量建模,包括动能、自旋轨道和库仑项。我们首先使用 Jordan-Wigner 变换将 AG 轨道映射到一维量子比特串(或量子位,量子信息的最小单位)。晶格的每个位置都映射到一对量子比特,每个可能的自旋一个。为了准备初始的、无相互作用的状态,我们使用高斯状态准备,其缩放比例为 O(N) [1]。电路的演化部分基于之前为方格开发的策略 [2],将缩放比例缩小到 O(N x),其中 N x 是晶格的最短维度。因此,量子电路的大小和深度随着系统的大小线性增长。电路的所有部分,包括测量,都只涉及最近邻量子门。在巴塞罗那超级计算中心的 Marenostrum 4 超级计算机上,利用 Openfermion 程序包 [3] 和 Cirq [4] 和 qibo [5] 模拟器以及结构化张量网络 (TN) 和 quimb [6],对最多具有四个六边形格子的量子电路进行模拟。这项工作还利用了最近开发的 TN 分布式库 RosneT [7] 将模拟扩展到更大的格子。我们研究了不同六边形格子的量子算法的效率(即量子比特数量和电路深度的成本)及其经典模拟的效率(就计算机内存和时间而言),以及 HPC。这些模拟用于测试量子算法并优化绝热演化速度,使我们能够估算更大、更昂贵的系统的最佳电路深度。他们还探索了基于量子电路的 TN 算法模拟费米-哈伯德模型的效率,从而深入了解了这些系统的实际复杂性。
在正方形晶格上的半填充一轨式哈伯德模型中,我们研究了使用基于基于蒙特利亚的 +蒙特 - 卡洛方法对模拟过程的精确型 - 型号 +基于蒙特 - 卡洛的方法在有限的温度下跳跃对单粒子光谱函数的影响。我们发现,在néel温度t n和相对较高的温度尺度t ∗之间存在的伪ap状倾角,沿高象征性方向以及沿正常状态的福利表面沿孔和颗粒激发能量中有显着的不对称能量。从(π/ 2,π/ 2)沿正常状态费米表面移动到(π,0)时,孔驱引气能量增加,这种行为与在高t c库酸酯的d波状态和伪gap阶段非常相似,而粒子示出能量的行为降低。Quasiparticle峰高度是最大的(π/ 2,π/ 2),而它是靠近的小(π,0)。这些光谱特征在t n之外生存。温度窗口t n t n t≲t ∗随着下一个最新的邻居跳跃的增加而缩小,这表明下一个最新的邻居跳跃可能不支持PseudoGap-like特征。
汉密尔顿量 H 的生成函数定义为 F ( t ) = ⟨ e − itH ⟩ ,其中 t 是时间,期望值取自给定的初始量子态。此函数可以访问不同阶数 K 的汉密尔顿量 ⟨ HK ⟩ 的不同矩。F ( t ) 的实部和虚部可以在量子计算机上分别使用一个额外的辅助量子位来评估,该辅助量子位对时间 t 的每个值都有一组测量值。量子比特的低成本使其在量子比特数量有限的近期非常有吸引力。假设可以使用量子设备精确计算生成函数,我们将展示如何在经典计算机上后验地使用此函数的信息内容来解决量子多体问题。说明了几种经典的后处理方法,旨在预测近似基态或激发态能量和/或近似长期演化。这种后处理可以使用基于 Krylov 空间的方法和/或与虚时间演化密切相关的 t 展开方法来实现。使用配对和费米-哈伯德模型在多体相互作用系统中说明了混合量子-经典计算。
有限时间动力学中非平衡量子系统的热力学行为包括能量涨落的描述,这决定了一系列系统的物理特性。此外,多体系统中的强相互作用显著影响非平衡动力学中的能量涨落统计。通过驱动瞬态电流来对抗各种动力学状态下的金属-莫特绝缘体转变的前兆,我们展示了增加多体相互作用如何显著影响能量涨落的统计,从而影响有限哈伯德链的可提取功分布。此类分布的统计特性,如其偏度及其在转变过程中的显著变化,可能与不可逆性和熵产生有关。即使对于缓慢的驱动速率,准量子相变也会阻碍平衡,增加过程的不可逆性,并在功分布中引起强烈的特征。在莫特绝缘相中,功涨落-耗散平衡被修改,不可逆熵产生主导功涨落。因此,在设计用于量子技术的小规模设备协议时,必须考虑相互作用驱动的量子相变对热力学量和不可逆性的影响。最终,这种多体效应也可以用于量子尺度的功提取和制冷协议。
图解扩展是处理相关电子系统的中心工具。在热平衡下,它们最自然地定义了Matsubara形式主义。但是,从Matsubara计算中提取任何动态响应函数最终需要从虚构到实频域到实频域的错误分析延续。最近提出了[物理学。修订版b 99,035120(2019)],可以使用符号代数算法分析进行任何相互作用膨胀图的内部Matsubara总结。总结的结果是复杂频率而不是Matsubara频率的分析函数。在这里,我们应用了此原理并开发了一种示意的蒙特卡洛技术,该技术直接在实际频率轴上产生。我们介绍了在非平凡参数方面的掺杂32x32环状方晶格哈伯德模型的自我能量σ(ω)的结果,其中pseudogap的特征似乎靠近antinode。我们讨论了在实频轴上的扰动序列的行为,尤其表明,在使用截短的扰动系列上使用最大熵方法时,必须非常小心。在分析延续很困难的情况下,我们的方法对将来的应用具有巨大的希望,而中阶扰动理论可能会融合结果。
1 简介:二次量子化、相互作用电子、哈伯德模型及其派生模型 1 横向磁场中的量子伊辛模型:通过 Jordan 1 Wigner、Fourier 和 Bogoliubov 变换的精确解。量子相变和临界性。有序与无序。对偶性。激发和畴壁。 1 纠缠熵:面积定律和对数发散。 3 半整数自旋链:海森堡反铁磁体、Lieb-Schultz-Mattis 1 定理、有序与无序、Goldstone 玻色子、Mermin-Wagner 定理、通过坐标 Bethe 假设的精确解。 4 整数自旋链:Haldane 猜想、Affleck-Kennedy-Tasaki-Lieb 模型、MPS(矩阵积态)和张量网络简介。无间隙边缘模式和对称保护拓扑序。 5 自由费米子系统的拓扑分类:拓扑绝缘体和超导体的周期表,Su-Schriefer-Heeger模型和Kitaev的量子线:拓扑简并和马约拉纳边缘模式。 6 高维自旋模型,自旋液体,规范理论和Kitaev的环面代码模型,拓扑序和任意子 还将有一个小组项目,可以选择为文献综述(例如量子霍尔效应,Levin-Wen弦网络模型,拓扑绝缘体,
了解哈伯德模型对于研究各种多体状态及其费尔米金和玻色子版本至关重要。最近,过渡金属二分元元素杂叶剂已成为模拟Hubbard模型丰富物理学的有前途的平台。在这项工作中,我们使用托有此杂种颗粒密度的WS 2 /WSE 2异核器设备探讨了费米子和玻色子种群之间的相互作用。我们分别通过电子掺杂和电子孔对的光学注射来独立调整费米子和骨气群。这使我们能够形成强烈相互作用的激子,这些激子在光致发光光谱中表现出很大的能量隙。通过观察激子强度的抑制抑制激子的抑制,而不是玻色子的弱相互作用气体的预期行为,这表明爆发剂的预期行为,这表明形成了玻体莫特绝缘子,进一步证实了激子的不可压缩性。我们使用包括相空间填充的两波段模型来解释我们的观察者。我们的系统提供了一种可控的方法,可以在广义的bose-fermi-Hubbard模型中探索量子多体效应。
在经典迭代线性系统求解器中,预处理是处理病态线性系统最广泛和最有效的方法。我们引入了一种称为快速求逆的量子原语,可用作求解量子线性系统的预处理器。快速求逆的关键思想是通过量子电路直接对矩阵求逆进行块编码,该电路通过经典算法实现特征值的求逆。我们展示了预处理线性系统求解器在计算量子多体系统的单粒子格林函数中的应用,该函数广泛用于量子物理、化学和材料科学。我们分析了三种情况下的复杂性:哈伯德模型、平面波对偶基中的量子多体哈密顿量和施温格模型。我们还提供了一种在固定粒子流形内进行二次量化格林函数计算的方法,并指出这种方法可能对更广泛的模拟有价值。除了求解线性系统之外,快速求逆还使我们能够开发用于计算矩阵函数的快速算法,例如高效准备吉布斯态。我们分别基于轮廓积分公式和逆变换介绍了两种高效的此类任务方法。
