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将路径积分蒙特卡洛快速混合，用于一维菌
路径积分量子蒙特卡洛（PIMC）是一种通过使用马尔可夫链蒙特卡洛（Monte Carlo）从经典的吉布斯分布中抽样的量子量子自旋系统的热平衡性能的方法。PIMC方法已被广泛用于研究材料物理和模拟量子退火，但是这些成功的应用很少伴随着正式的证据，即PIMC依据的马尔可夫链迅速汇聚到所需的平衡分布。在这项工作中，我们分析了1D stoquastic hamiltonians的PIMC的混合时间，包括远程代数衰减相互作用以及无序的XY旋转链，以及与最近的静脉相互作用。通过将收敛时间与平衡分布联系起来，我们严格地证明使用PIMC在近似温度下对这些模型的可观察到的分区函数和期望为近相数，这些模型与Qubits的数量最大程度地对数扩展。混合时间分析基于应用于单位大都会马尔可夫链的规范路径方法，用于与与量子汉密尔顿量子相互作用相关的2D经典自旋模量的吉布斯分布。由于系统具有强烈的非偶然耦合，随着系统大小而生长，因此它不会属于已知2D经典自旋模型迅速混合的已知情况。
随机热力学是理解计算能量成本的关键吗？
自 19 世纪以来，动态物理系统的热力学和计算特性之间的关系一直是理论界关注的焦点，随着数字设备的能量成本在过去半个世纪中呈爆炸式增长，这一关系也具有越来越重要的实际意义。现实世界计算机最重要的热力学特征之一是，它们在有限的时间内以许多快速（共同）演化的自由度运行，远离热平衡。这种计算机还必须几乎始终遵守对其工作方式的多种物理约束。例如，所有现代数字计算机都是周期性过程，由全局时钟控制。另一个例子是，许多计算机都是模块化、分层系统，对其子系统的连接性有严格的限制。这种特性既适用于自然产生的计算机（如大脑或真核细胞），也适用于数字系统。现实世界计算机的这些特征在 20 世纪对计算过程热力学的分析中是不存在的，这些分析侧重于准静态慢速过程。然而，随机热力学领域在过去几十年中得到了发展——它提供了分析具有真实计算机特征的系统的形式化工具。我们在此认为，这些工具以及随机热力学领域目前正在开发的其他工具可能有助于我们在更深层次上理解动态系统的基本物理特性与其执行的计算之间的关系。
模拟数字量子模拟器上的热化和临界性
了解相互作用的粒子如何接近热平衡是量子模拟器面临的主要挑战 1,2。要充分释放此类系统以实现这一目标，需要灵活的初始状态准备、精确的时间演化和对最终状态表征的广泛探测。在这里，我们介绍了一个由 69 个超导量子比特组成的量子模拟器，它支持通用量子门和高保真模拟演化，其性能在交叉熵基准实验中超出了经典模拟的范围。与纯模拟模拟器相比，这个混合平台具有更多功能的测量功能，我们利用这些功能揭示了 XY 模型中由粗化引起的 Kibble-Zurek 缩放预测 3 的崩溃，以及经典的 Kosterlitz-Thouless 相变的特征 4。此外，数字门可以实现精确的能量控制，使我们能够研究本征态热化假设 5-7 对本征谱目标部分的影响。我们还展示了成对纠缠二聚体状态的数字制备，并对模拟演化中随后的热化过程中能量和涡度的传输进行了成像。这些结果确立了超导模拟数字量子处理器在多体光谱中制备状态和揭示其热化动力学方面的有效性。
8-氨基喹啉的机制定向Ni-Catalyed C（...
在能量材料的震动到淘汰过渡期间，分子间和分子内振动的耦合在启动化学中起着至关重要的作用。在本文中，我们使用宽带，超级空军红外瞬时吸收光谱光谱光谱镜头报告了固体能量材料1,3,5-三硝基羟基1,3,5-三嗪（RDX）的固体能量材料的次秒至亚纳秒振动能量转移（VET）动力学。实验表明，在三个不同的时间尺度上发生兽医：次秒，5 ps和200 ps。在中红外的所有探测模式下，信号的超快出现表明固体中所有振动的强烈无谐耦合，而长期寿命的演化表明兽医是不完整的，因此即使在百比次时时间表上也无法达到热平衡。密度功能理论和经典分子动力学模拟为实验观测提供了有价值的见解，揭示了高频振动的初始VET动力学的压缩 - 不敏感的时间尺度，以及在压缩下对低频声子模式的急剧扩展的放松时间。最长动力学的模式选择性表明N – N和轴向No 2拉伸模式与长寿，激发的声子浴的耦合。
北京大学量子材料科学中心 - International Center for Quantum ...
量子力学的很大一部分效力在热平衡中被掩盖。不同的领域依赖于创建远离平衡的量子相，例如量子化粒子和多体系统，它们应用于量子信息处理和存储。超快太赫兹频率 (THz) 激光脉冲具有实现由集体量子效应决定的非平衡相的诱人能力，因为它们的时间尺度与电子、自旋、晶格离子等的纳米级动力学相称。在本次演讲中，我将展示太赫兹频率脉冲可以控制单个量子点中的通用光致发光闪烁 [1,2]，尽管经过了二十年的研究，但这仍然是一个持续的挑战。然后，我将介绍一种用于选择性相位控制的新型非共振激发方法，以 LiNbO 3 中的铁电反转和 SnSe 和 MoTe 2 中的多态跃迁为例，它们与非平凡的能带拓扑交织在一起 [3,4]。最后，我将说明如何利用对太赫兹与物质相互作用的基本理解来设计用于偏振敏感太赫兹成像的纳米光子装置 [5]。[1] Shi, J. 等人。Nat. Nanotechnol. 16, 1355 (2021)。[2] Shi, J. 等人。Nano. Lett. 22, 1718 (2022)。[3] Shi, J. 等人。Nat. Commun.，即将出版。arXiv : 1910.13609 (2023)。[4] Shi, J. 等人。Nat. Phys.，正在审查中。[5] Shi, J. 等人。Nat. Nanotechnol. 17, 1288 (2022)。
量子生物学：简介
量子力学的主要特征是不确定性原理、波粒二象性、能量量化和经典概率定律的修正。生物学关注的是自然系统如何运作——从理解遗传编码信息的复制方式，到获得复杂多步反应的机械模型。最近，研究人员一直在问，量子力学（通常是物理学的领域）是否也需要理解一些生物过程。这个领域包括理论和实验方面的有趣发展，以及多学科的讨论，本书记录了最新的进展。埃尔温·薛定谔在他著名的著作《生命是什么？》（薛定谔，1944 年）中指出，量子力学解释了生物及其细胞过程的稳定性，因为我们通过量子力学了解了分子的稳定性和结构。量子效应在化学系统的不同状态之间产生有时很大的能量间隙这一事实也很重要。电子能级之间的这种能隙使生物体能够捕获和存储光子从太阳携带的能量，并通过光诱导化学反应看到周围的世界。达维多夫在《生物学和量子力学》（Davydov，1982 年）中的观点是，量子力学与纯态孤立系统最为相关，因此对处于热平衡统计状态的生物系统意义不大。如果我们抛开量子力学是解释分子及其反应的性质所必需的这一事实——显然在从酶的作用到表型的遗传表达以及生物体构造的生化过程中都很重要——那么量子生物学就确定了
半导体量子阱微腔中的光的玻色-爱因斯坦凝聚
当具有整数自旋的粒子在低温和高密度下聚集时，它们会发生玻色-爱因斯坦凝聚 (BEC)。原子、磁振子、固态激子、表面等离子体极化子和与光耦合的激子表现出 BEC，由于大量占据相应系统的基态，因此产生高相干性。令人惊讶的是，最近发现光子在有机染料填充的光学微腔中表现出 BEC，由于光子质量低，这种情况发生在室温下。在这里，我们证明无机半导体微腔内的光子也会热化并经历 BEC。虽然人们认为半导体激光器是在热平衡之外运行的，但我们在系统中确定了一个热化良好的区域，我们可以清楚地区分激光作用和 BEC。半导体微腔是探索量子统计光子凝聚体的物理和应用的强大系统。实际上，光子 BEC 在比激光器更低的阈值下提供其临界行为。我们的研究还显示了另外两个优点：无机半导体中没有暗电子态，因此这些 BEC 可以持续存在；量子阱提供更强的光子-光子散射。我们测量了一个未优化的相互作用参数 (̃ g ≳ 10 –3)，该参数足够大，可以了解 BEC 内相互作用的丰富物理特性，例如超流体光。
为飞机热交换器建模新型热交换器...
A c 横截面积，[ m 2 ] A s , A h 总传热面积，[ m 2 ] β 表面密度，[ m 2 /m 3 ] 或整体压力梯度，[ Pa/m ] C p 恒压比热，[ J/ ( kgK )] Co 库仑数 d h 水力直径，[ m ] δ 翅片厚度，[ m ] ϵ 热交换器效率或湍流耗散，[ s ] 或翅片间距比 f c 核心摩擦系数 f 扇形 扇形摩擦系数 f 频率，[ Hz ] 或 Forschheimer 摩擦系数 G 质量流速，˙ m/A c , [ kg/ ( m 2 s )] γ 波纹间距比 h 对流膜系数 [ W/ ( m 2 K )] h f 压力损失，[ m ] η 0 , η f二次传热表面的有效性 j 科尔本系数 K c 入口损失系数 K e 出口损失系数 k 湍流动能，[ J/kg ] 或材料的热导率，[ W/ ( mK )] L , l 长度或翅片长度，[ m ] LMTD 对数平均温差，[ K ] M 马赫数 ˙ m 质量流量，[ kg/s ] µ 动态粘度，[ Pa · s ] N st 斯坦顿数 Nu 努塞尔特数 ν 运动粘度，[ m 2 /s ] P 周长，[ m ] 或流体压力，[ Pa ] Pr 普朗特数 Re 雷诺数 ρ 密度，[ kg/m 3 ] Q 或 ˙ Q 传递的热量，[ W ] Q 平衡 热交换器流之间的热平衡 Q 热 热交换器热侧发出的热量，[ W ] Q 冷热交换器的冷侧，[ W ] φ 流动面积与面面积之比或标准偏差 T 温度，[ K ] U 总传热系数 [ W/ ( m 2 K
布朗尼水合水中的解密密度波动
水对于地球上的所有生命都是必不可少的，是最常见的液体。However, its behaviour is unique exhibiting a range of anomalous properties, including increased density upon melting, a density maximum at 277 K (4 °C), reduced viscosity under pressure at below 306 K (33 °C), high surface tension, and decreased isothermal compressibility and heat capacity with the temperature at ambient conditions, with minimum values at 319 K (46 °C) and 308 K (35 °C), 分别。[1]已经提出了在热平衡上竞争的两个竞争氢键组织的假设来解释这种行为。[2]这两个组织表现为两个阶段，即高加密液体（LDL）和高密度液体（HDL），在超冷方案中。[3]然而，尽管在水中出现了最近可能的伪相图，但在环境条件下，这两个不同的结构组织的存在及其含义仍然难以捉摸和有争议。[2]在这里，我们展示了NAYF 4：YB/ER上转换纳米粒子（UCNPS）的实验测量如何通过在水平条件下通过上转化的液化液体测量法分散在水中的某些假设。该方法可以使用不同尺寸的UCNP评估液体水中LDL基序的尺寸分布，从而通过简单地改变水性悬浮液的pH来模仿压力对氢键网络的影响，从而在环境条件下工作的好处。[4]这种实验方法提供了一种新的方法来研究水的两态模型，并通过检查环境条件对UCNP的运动的影响，例如不同的pH值和溶剂，从而更深入地了解液态水中氢键的组织。
05.5在液氮水平下垂直超导电线中的瞬态降低
用电流的超导电线中热平衡的稳定性取决于热释放的曲线和热量中的曲线相对位置[1]。如果热释放曲线的斜率超过了去除热曲线的斜率，则随着超导电线的电流增加，热不稳定性会发展出来，这最终导致去除量的机理变化[2-4]。例如，在纸张[3]中，在高温超导（HTSC）电线的电流增加后，当将热去除机理从对流变为核沸腾时，会观察到瞬态过程，从而导致稳定的过载模式[5,6]。但是，超导电线中的热不稳定性可以以其他方式启动，即在去除热量的环境条件下，在永久的电流价值变化下。在htsc-wire的情况下，这可以通过液体制冷剂（氮）的水平降低提供，使得垂直线的顶部在液体表面上方的氮气中。结果，从液体上方（外部）上方的电线零件（外部）中除去热量，它将损失稳定性并达到正常状态。在这种情况下，对于过渡后的热平衡恢复，首先必须减少htsc线中的电流，其次，由于纵向沿纵向的导热率，由于导热性而通过电线端创建有效的热量去除。为此，应为当前铅提供液体冷却。[7]中详细描述了不同类型的水平仪，它们的优势和缺点。基于初始水平换能器（传感器）的外部和浸入部分的参数差异，该操作原理被广泛用于设备中，以测量低温液体的水平（水平仪）。由于其目的而引起的电平计具有参数之间平滑的单调关系