量子纠错 (QEC) 是一种保护信息免受量子噪声影响的方法,是量子信息处理的核心概念之一 [1-3]。由于量子系统与环境的相互作用无法控制,不可避免地会产生噪声,因此 QEC 在量子通信、密码学和计算方面有着广泛的应用。近年来,QEC 也为基础物理学提供了新的见解,为更好地理解量子多体现象如拓扑序 [4-6]、黑洞信息悖论 [7-9] 以及量子混沌与量子引力之间可能存在的对偶性 [10-16] 提供了视角。关于 QEC 的核心问题之一是,原则上可以保护多少信息免受给定噪声的影响。由于任何量子噪声都是由量子信道形成的,量子通道容量定理可以回答这个问题。根据需要保护的信息类型(量子或经典)和可用资源(如纠缠),已经进行了大量研究 [17-24]。对于有噪声量子信道无限次使用的渐近场景,这些结果在文献 [ 25 ] 中合并为一个统一公式。然而,渐近结果仅适用于编码和解码能够以连贯方式应用于大量量子比特的情况,这导致实验演示和实际应用于基础物理的困难。相比之下,最近的研究在不考虑渐近极限的情况下进行了分析,
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,
肖恩·哈特诺尔。高能物理学和凝聚态物理学围绕着对称破缺和重正化群等共同的基本概念展开,并共享费曼图和拓扑等核心数学机制。这导致了这两个领域之间历史上卓有成效的交汇。在过去的几十年里,出现了两个新的联系点。首先,全息对偶性已经证实,黑洞视界的经典演化精确地捕捉了物质强量子相的耗散动力学。近年来,这种联系已经超越了简单的相关函数(描述粗粒度热平衡方法),转向了更细微的可观测量,可以探测多体量子混沌的特征。与这种转变密切相关的是 Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) 模型的出现。该模型具有成熟的全息理论的许多特征(和局限性),但在微观上更接近传统的凝聚态哈密顿量,并且受到更大的技术控制。其次,多体量子纠缠同时成为这两个领域的组织原则。看来,支持全息引力出现的量子态具有纠缠结构,可能类似于物质拓扑非平凡相的纠缠结构。充实这种联系有望成为未来进步的源泉。
摘要 近期欧洲能源危机爆发后,电力市场边际定价的基本原则受到了强烈挑战。主要批评之一是当前市场无法推动投资,因为现货价格仅提供有关供应、需求和成本的短期信息。本文在近期能源危机的背景下重新审视了 Boiteux 1960 年的开创性工作,讨论了适应容量的基本假设,该假设支撑了边际定价理论中长期和短期边际成本相等的基础。我们认为,容量不再适应欧洲当前的经济状况。然后,我们利用数学规划技术来推广 Boiteux 1960 年的结果,并提出了一种市场清算机制,该机制保持了当前短期边际定价的效率,以诱导最佳工厂运营,同时在容量不一定适应时提供长期投资信号。通过对已捕获边际的分析,我们的提议与当前市场清算只有细微的差别,它确定了应保留在当前组合中的工厂和不再经济的工厂。我们还讨论了我们提案的可能扩展,以适应容量市场和价格上限。最后,我们用法国电力结构实施我们的模型,并使用现实案例研究展示它们相对于当前市场清算机制的优势。关键词边际定价、电力市场、对偶性、数学规划。JEL 分类 C61、D4 和 Q41。
在这篇评论中,我们讨论了黑洞信息悖论方面的一些最新进展。在深入研究之前,让我们先讨论一下总体动机。研究量子引力的主要动机之一是了解宇宙的最初时刻,我们预计量子效应占主导地位。在寻找这一理论时,最好考虑更简单的问题。一个更简单的问题涉及黑洞。它们的内部也包含一个奇点。这是一个各向异性的大挤压奇点,但这也是量子引力必不可少的情况,因此很难分析。然而,黑洞为我们提供了从外部研究它们的机会。这更简单,因为远离黑洞我们可以忽略引力的影响,我们可以想象提出尖锐的问题,从远处探测黑洞。这些问题之一将成为这篇评论的主题。我们希望,通过研究这些问题,我们最终能够理解黑洞奇点,并为大爆炸吸取一些教训,但我们不会在这里这样做。70 年代对黑洞的研究表明,黑洞表现为热物体。它们的温度会导致霍金辐射。它们还具有由视界面积决定的熵。这表明,从外部的角度来看,它们可以被视为一个普通的量子系统。霍金通过我们现在所知的“霍金信息悖论”反对这一想法。他认为黑洞会破坏量子信息,而宇宙的冯·诺依曼熵会因黑洞形成和蒸发的过程而增加。90 年代使用弦理论(一种量子引力理论)的结果为研究非常具体的引力理论的这一问题提供了一些精确的方法。这些结果强烈表明信息确实会出现。然而,目前的理解需要量子系统具有某些对偶性,而时空的几何形状并不明显。在过去的 15 年中,人们对引力系统的冯·诺依曼熵有了更好的理解。熵的计算也涉及表面面积,但表面不是视界。它是一个使广义熵最小化的曲面。这个公式几乎和黑洞熵的贝肯斯坦公式一样简单 [1,2]。最近,该公式被应用于黑洞信息问题,提供了一种计算霍金辐射熵的新方法 [3,4]。最终结果与霍金的结果不同,但与幺正演化一致。细粒度熵公式的第一个版本由 Ryu 和 Takayanagi [5] 发现。随后,许多作者对其进行了改进和推广 [3,4,6–11]。最初,Ryu-Takayanagi公式被提出来计算反德西特时空中的全息纠缠熵,但目前对这个公式的理解更为普遍。它既不需要全息术,也不需要纠缠,也不需要反德西特时空。相反,它是与引力耦合的量子系统的细粒度熵的通用公式。
ENCS 课程描述 ENCS 5300. 纳米材料基础 (3):本课程重点介绍描述和解释纳米级物质特性的化学、物理和数学概念。它将强调理解自组装过程背后的分子驱动力以及用于表征所得纳米材料的方法所需的基本化学、物理和数学。它还将介绍纳米材料的应用。 ENCS 6010. 高级应用数学 (3):本课程涵盖高级数学主题,包括线性代数、数值方法、傅里叶分析、离散数学、概率和统计以及代数结构,特别强调在工程和计算科学中的应用。 ENCS 6020. 高级计算 (3):本课程提供在高端计算机、计算机网络或个人计算机上进行计算的基本知识、技能和工具。主题包括:编程和编程语言;数据结构、算法和计算复杂性;高性能计算;分布式计算;优化;统计数据分析;计算误差分析。还将介绍先进计算技术的选定工程应用。 ENCS 6030. 网络物理系统的建模与仿真 (3):研究建模、仿真和设计的原理,包括制定规范和对由彼此通信并通过传感器和执行器与物理世界交互的设备组成的网络物理系统进行分析。主题包括同步和异步模型以及定时模型、安全性和活跃性要求以及实时调度。还研究了动态系统和混合系统的建模和仿真的一些方面。 ENCS 6110. 先进机器人系统 (3):本课程主要介绍机器人变换、运动学、动力学、差分运动、运动和路径规划、操纵和移动控制。高级主题包括:多机器人系统合作和协作任务规划和执行、机器人传感器接口和集成、被动和主动感知、处理和推理。学生将有机会通过实验室动手项目了解机器人软件、传感器和硬件。ENCS 6120。机电一体化系统设计 (3):本课程旨在涵盖从机电一体化理论的初步知识到基于项目的机电一体化系统设计。本课程的多学科内容包括:机制、电子、传感器、控制策略以及控制环路中的软件、固件和硬件。本课程还讨论了将机电一体化系统与传感器、机器人系统、可编程逻辑控制器 (PLC) 和人机界面集成的技术和技能。成功完成本课程的学生应能够解决需要紧密集成机电一体化组件和子组件以支持嵌入式机电机构和控制系统的多学科工程设计项目。ENCS 6200。工程设计优化 (3):优化技术的计算机化设计方法。使用设计变量和约束制定优化问题。使用数学模型解决问题,运筹学中的确定性优化方法,线性规划模型,单纯形法,线性规划中的对偶性和灵敏度。非线性优化和多目标函数优化,约束和无约束问题。
单元2:牛顿的古典力学法律;相空间动力学,稳定性分析;中央力量运动;两体碰撞,散射在实验室和质量框架中;刚体动力学,惯性张量的力矩,非惯性框架和伪型;变分原理,拉格朗日和哈密顿的形式主义和运动方程;泊松支架和规范转换;对称,不变性和保护法,环状坐标;周期性运动,小振荡和正常模式;相对论,洛伦兹转化,相对论运动学和质量能量等效的特殊理论。单元3:电磁理论静电:高斯定律及其应用;拉普拉斯和泊松方程,边界价值问题;磁静态:生物武器定律,安培定理,电磁诱导;麦克斯韦(Maxwell)的方程式和线性各向同性介质中的方程式;界面的字段上的边界条件;标量和矢量电势;仪表不变性;自由空间,介电和导体中的电磁波;反射和折射,极化,菲涅尔定律,干扰,连贯性和衍射;等离子体的分散关系; Maxwell方程的Loentz不变性;传输线和波导指南;带电颗粒在静态和均匀电磁场中的动力学;移动电荷,偶极子和智障电位的辐射。单元4:量子力学波粒对偶性;坐标和动量表示中的波函数;换向者和海森堡的不确定性原则;矩阵表示;狄拉克的胸罩和样式法; Schroedinger方程(时间依赖性和时间无关);特征值问题,例如粒子中的盒子,谐波振荡器等。;穿过障碍;运动中心的运动;轨道角动量,角动量代数,自旋;添加角动量;氢原子,自旋 - 轨道耦合,精细结构;时间独立的扰动理论和应用;变分方法; WKB近似;时间依赖的扰动理论和费米的黄金法则;选择规则;半古典辐射理论;散射,相移,部分波,天生近似的基本理论;相同的粒子,保利的排除原理,自旋统计量连接;相对论量子力学:klein gordon和dirac方程。单元5:热力学及其后果的热力学和统计物理定律;热力学潜力,麦克斯韦关系;化学潜力,平衡;相空间,微染色;微型典型,规范和宏大的合奏和分区功能;自由能和热力学量的连接;一阶相变;经典和量子统计,理想的费米和玻色气体;详细的平衡原则;黑体辐射和普朗克的分销法; Bose-Einstein凝结;随机步行和布朗运动;介绍非平衡过程;扩散方程。单元6:电子设备半导体设备物理,包括二极管,连接,晶体管,现场效应设备,HOMO和HETEROJUNTICT设备,设备结构,设备特性,频率依赖性和应用;光电设备,包括太阳能电池,光电探测器和LED;高频设备,包括
单元2:牛顿的古典力学法律;相空间动力学,稳定性分析;中央力量运动;两体碰撞,散射在实验室和质量框架中;刚体动力学,惯性张量的力矩,非惯性框架和伪型;变分原理,拉格朗日和哈密顿的形式主义和运动方程;泊松支架和规范转换;对称,不变性和保护法,环状坐标;周期性运动,小振荡和正常模式;相对论,洛伦兹转化,相对论运动学和质量能量等效的特殊理论。单元3:电磁理论静电:高斯定律及其应用;拉普拉斯和泊松方程,边界价值问题;磁静态:生物武器定律,安培定理,电磁诱导;麦克斯韦(Maxwell)的方程式和线性各向同性介质中的方程式;界面的字段上的边界条件;标量和矢量电势;仪表不变性;自由空间,介电和导体中的电磁波;反射和折射,极化,菲涅尔定律,干扰,连贯性和衍射;等离子体的分散关系; Maxwell方程的Loentz不变性;传输线和波导指南;带电颗粒在静态和均匀电磁场中的动力学;移动电荷,偶极子和智障电位的辐射。单元4:量子力学波粒对偶性;坐标和动量表示中的波函数;换向者和海森堡的不确定性原则;矩阵表示;狄拉克的胸罩和样式法; Schroedinger方程(时间依赖性和时间无关);特征值问题,例如粒子中的盒子,谐波振荡器等。;穿过障碍;运动中心的运动;轨道角动量,角动量代数,自旋;添加角动量;氢原子,自旋 - 轨道耦合,精细结构;时间独立的扰动理论和应用;变分方法; WKB近似;时间依赖的扰动理论和费米的黄金法则;选择规则;半古典辐射理论;散射,相移,部分波,天生近似的基本理论;相同的粒子,保利的排除原理,自旋统计量连接;相对论量子力学:klein gordon和dirac方程。单元5:热力学及其后果的热力学和统计物理定律;热力学潜力,麦克斯韦关系;化学潜力,平衡;相空间,微染色;微型典型,规范和宏大的合奏和分区功能;自由能和热力学量的连接;一阶和二阶过渡;经典和量子统计,理想的费米和玻色气体;详细的平衡原则;黑体辐射和普朗克的分销法; Bose-Einstein凝结;随机步行和布朗运动;介绍非平衡过程;扩散方程。单元6:电子设备半导体设备物理,包括二极管,连接,晶体管,现场效应设备,HOMO和HETEROJUNTICT设备,设备结构,设备特性,频率依赖性和应用;光电设备,包括太阳能电池,光电探测器和LED;高频设备,包括
热场复偶(TFD)是反德西特/共形场论(AdS/CFT)对应关系中的一种特殊状态[1],它将 D + 1 维反德西特空间中的假定量子引力理论与维度 D 边界上的共形场论联系起来。黑洞发射热辐射[2],实际上在外部留下一个热密度矩阵。以色列[3]指出,通过考虑热场复偶可以重现可观测量的计算,类似于史瓦西几何的最大延伸。后来,马尔达西那[4]在 AdS/CFT 的背景下推测,边界 CFT 的 TFD 应该对应于 AdS 中永恒的双面黑洞。存在于相差一维的理论之间的对偶性这种想法通常被称为全息论。为了检验这种二元性,考虑可穿越虫洞现象是很有趣的,这是 AdS/CFT 的一个惊人预测。从引力的角度来看,黑洞两侧的边界显然不能因果通信。虽然有一个空间虫洞连接两个外部区域,但人们无法穿越它而不落入黑洞奇点。如果爱丽丝和鲍勃在对立面,他们就无法相遇,除非他们一起跳进黑洞。Gao、Jafferis 和 Wall [ 22 ] 的最新进展表明,两种边界理论的特定耦合会产生负能量冲击,使 TFD 状态下的虫洞可穿越。换句话说,鲍勃可以与爱丽丝团聚而不会被吸入黑洞。作为此协议以及 AdS/CFT 中许多其他思想实验的起点,人们假设可以访问 TFD 状态。一个很有前途的用于探测 AdS/CFT 的量子力学系统是 Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) 模型 [5,6]。例如,它在低能下表现出共形对称性,其动力学由 Schwarz 作用量支配 [7]。相同的作用量支配着一种被称为 Jackiw-Teitelboim 引力的二维量子引力理论 [8,9]。此外,它已被证明会在低温下使混沌界限饱和,这也是黑洞最大扰乱的标志 [10,11]。在参考文献 [12] 中,作者在近 AdS2 中构造了永恒可穿越虫洞解,并表明两个耦合 SYK 模型的低能极限具有相同的作用量。一个关键结果是,他们表明 SYK 模型的 TFD 可以很好地通过具有小相互作用的双边哈密顿量的基态来近似。在本研究中,我们考虑了在噪声中尺度量子 (NISQ) [ 13 ] 设备上准备 SYK 模型的 TFD 的状态的任务。参考文献 [ 14 ] 中考虑了准备任意理论的 TFD 的更一般任务。同样,该策略是构建一个哈密顿量,其基态编码了 TFD 结构。虽然方程中的哈密顿量文献 [ 12 ] 中的 (3.21) 可以看作文献 [ 14 ] 中构造的略微特殊版本,我们将在本文中使用它,因为它相对简单。这两种方法都考虑使用辅助浴将系统绝热冷却到基态。在这里,我们采用变分法,从参数可调的量子电路假设开始。这样就不需要辅助系统了。类似的方法曾用于构造 Ising 模型的 TFD [ 15 ]。简而言之
• 2020 年 6 月虚拟会议:探索对偶性、几何和纠缠 • 2019 年 9 月马德里数学科学研究所。纠缠 IV:混沌、秩序和量子比特 • 2019 年 6 月京都汤川理论物理研究所。量子信息与弦理论 2019 • 2019 年 5 月格罗宁根大学。格罗宁根扫描新视野会议 (SNH2019) • 2019 年 5 月纳塔尔国际物理研究所。低维量子系统中的新兴流体动力学 • 2019 年 1 月阿鲁巴。地平线上的量子比特 • 2018 年 9 月蒙特利尔大学数学研究中心。多体系统中的纠缠、可积性和拓扑 • 2018 年 9 月班芬国际研究站,班芬。可积系统的 Tau 函数及其应用 • 2018 年 8 月维尔茨堡大学。2018 年规范/引力对偶 • 2018 年 1 月巴尔塞罗研究所,巴里洛切。It From Qubit 研讨会 • 2017 年 7 月巴黎高等师范学院。规范和弦理论中的可积性(IGST 2017) • 2017 年 7 月萨格勒布 Ruder Boskovi´c 研究所。萨格勒布第一理论物理学校 • 2016 年 12 月西蒙斯几何与物理中心,石溪。场论与引力中的纠缠 • 2016 年 12 月阿姆斯特丹 Delta 理论物理研究所。Delta ITP 纠缠研讨会 • 2016 年 7 月的里雅斯特国际理论物理中心。纯粹和无序系统的纠缠和非平衡物理 • 2016 年 6 月京都汤川理论物理研究所。全息和量子信息 • 2016 年 1 月马德里物理技术研究所。伊比利亚弦 2016 • 2016 年 1 月莱顿洛伦兹中心。引力、量子场和纠缠 • 2015 年 11 月伦敦大学学院。强纠缠多体系统的新趋势 2015 • 2015 年 9 月塞斯特里莱万特。里维埃拉的物理学 2015 • 2015 年 9 月南安普顿大学。第二届全息、规范理论和黑洞研讨会 • 2015 年 8 月纳塔尔国际物理研究所。凝聚态强耦合场论和量子信息论 • 2015 年 6 月圣巴巴拉 Kavli 理论物理研究所。缩小纠缠间隙:量子信息、量子物质和量子场 • 2015 年 2 月马德里物理技术研究所。纠缠:空间、时间和物质 • 2014 年 8 月雷克雅未克。全息方法和应用(HoloGrav 2014) • 2014 年 6 月普林斯顿大学。弦 2014(平行会议) • 2014 年 6 月科利马大学。Mextrings • 2014 年 6 月伦敦国王学院。多体量子系统中的纠缠熵 • 2014 年 5 月科尔托纳。理论物理学的新前沿。 XXXIV Convegno di Fisica Teorica • 3/2014 国际物理研究所,纳塔尔。量子可积性,共形场论和拓扑量子计算 • 12/2013 马德里物理研究所。XIX IFT 圣诞节研讨会