里德堡原子是处于主量子数 n 的高度激发态的原子,人们对其的研究已有一个多世纪 [1,2]。在过去二十年里,里德堡原子物理学,特别是在超低温下 [3-8],由于其“夸张”的特性,为一系列激动人心的发现做出了贡献。高度激发的价电子与原子核之间的巨大距离以及随之而来的松散结合,导致了巨大的电极化率以及与周围原子的强长程偶极-偶极和范德华 (vdW) 相互作用。由于原子间的 vdW 相互作用取决于它们的极化率(对于几乎与氢相似的里德堡原子,其尺度为 n7),因此可以证明 vdW 力的尺度为 n11。因此,使用 n 在 50–100 范围内的里德堡原子可以将相互作用能量提高 17 到 20 个数量级 [9]。
第一单元:现代物理学。 1.1.迈克尔逊-莫雷实验、狭义相对论、时间膨胀、长度收缩、洛伦兹变换、速度总和、相对论质量、质量和能量。 1.2.光电效应、光的量子理论、X射线、康普顿效应、电子对产生。 1.3.德布罗意波、粒子衍射、不确定性原理、波粒二象性。 1.4.原子模型、阿尔法粒子散射、卢瑟福散射公式、电子轨道、原子光谱、玻尔原子、对应原理。 1.5.波动方程,薛定谔方程,应用:盒子中的粒子,谐振子。 1.6.氢原子的薛定谔方程、量子数、选择规则。 1.7.中子,稳定原子核,结合能,液滴模型,层模型。 1.8.放射性、放射性系列、衰变、阿尔法、贝塔和伽马。第 2 单元:量子。 2.2 狄拉克代数和符号。 2.2 量子力学。 2.3 量子计算。 2.4 量子通信。
我们使用Lipkin-Meshkov-Glick(LMG)模型和Valence空间核壳模型来检查核结构理论中变异量子量化的可能性能。LMG模型在其中一个阶段的均值级别上表现出相变和自发对称性的破坏,这些阶段表征了中等质量和重核中集体动力学的特征。我们表明,通过适当的修改,Adapt-VQE算法是一种特别灵活和准确的变化方法,并没有受到这些并发症的困扰。我们最多处理12个颗粒,并表明与量子数的数量线性接近地面能量所需的量子操作数量。将算法应用于SD和PF壳中具有逼真的相互作用的核心模型时,我们发现了类似的缩放尺度。尽管这些模拟中的大多数没有噪声,但我们使用Real IBM硬件的噪声模型表明,对于具有四个颗粒的LMG模型,弱噪声对算法的效率没有影响。
摘要。量子计算可以在未来的研究和行业中实现各种突破。与最知名的古典算法相比,已经存在一些量子算法,这些量子算法显示了理论上的速度,但这些算法的实现和执行都带来了一些挑战。例如,输入数据确定,例如,Quantum算法所需的量子数和门数。量子算法实现还取决于限制可用量子计算机集的使用的软件开发套件。由于当前量子计算机的功能有限,因此选择适当的量子计算机来执行给定输入的某些实施,这是一个困难的挑战,需要有关实施的量子算法以及有关使用的软件开发工具包的技术知识的巨大数学知识。在本文中,我们提出了一个概念,用于对量子算法的实现和适当的量子计算机的实现进行自动分析和选择,该计算机可以使用某些输入数据执行所选的实现。通过我们称为NISQ Analyzer的工具的原型实施来证明该概念的实际可行性。
我们必须保护固有的脆弱量子数据以释放量子技术的潜力。量子存储方案的相关问题是它们近期实施的潜力。由于海森贝格铁磁体很容易获得,因此我们研究了它们的稳健量子存储潜力。我们建议使用置换不变的量子代码将量子数据存储在Heisenberg Ferromagnets中,因为任何Heisenberg Ferromagnet的地面空间都必须在任何基本Qubits的置换库下对称。通过利用Pauli错误的预期能量的区域法,我们表明,增加海森堡铁磁体的有效维度可以改善存储寿命。当海森堡铁磁体的有效维度最大时,我们还获得了一个上限,以解决存储误差。此结果依赖于扰动理论,在该理论中,我们使用戴维斯(Davis)的差异差异表示以及这些分裂差异的递归结构。我们的数值界限使我们能够更好地了解海森堡铁磁体如何在Heisenberg Ferromagnets中增强量子记忆的寿命。
即使有了所有这些令人兴奋的发展,我们仍然有一段时间的时间远离容忍失误的量子计算机。Qubits仍然是NISQ设备的宝贵资源,重要的是要继续最大程度地减少模拟特定系统所需的量子数量。在这项工作中,我们提出了一种技术,其中使用分子中存在的对称性来减少模拟所需的量子数。在参考文献13中,开发了基于z 2对称性的逐渐变细的程序。这个想法涉及与哈密顿式通勤的保利弦。提出了一种有效的算法,以发现与汉密尔顿人通勤的Pauli Strings。这样的Pauli Strings/Operators被称为Hamiltonian的对称性。在这些保利弦的基础上,可以发现一个单一的操作员以一种方式改变了哈密顿量,以使哈密顿式的琐碎或最多用σx在一组量子的情况下起作用。hamiltonian在琐碎或用σx上表现出的量子位可以排除在
量子状态的创建复杂性是从基本初始状态创建它所需的基本门的最小数量。量子状态的创建复杂性与量子电路的复杂性密切相关,量子电路的复杂性对于开发可以胜过经典算法的效率量子算法至关重要。到目前为止,尚未解决的一个主要问题是,可以使用许多基本门可以与Qubits数量缩放哪些基本门。在这项工作中,首先表明,对于完全通用的量子状态,这是指数级的(需要多个步骤,以指数为量子数的数量)以确定创建复杂性是否是多项式的。然后,可以证明,具有多项式创造复杂性的大型量子状态可以具有共同的系数特征,以便鉴于任何候选量子状态,可以设计出有效的系数采样过程,以确定状态是否属于班级或不属于较高的成功概率。因此,获得了量子状态创造复杂性的部分知识,这对于设计涉及这种状态的量子电路和算法很有用。
摘要。多方量子计算(MPQC)允许一组各方通过私人量子数据安全地计算量子电路。当前的MPQC协议依赖于网络是同步的事实,即,保证发送的消息可以在已知的固定延迟上限内传递,不幸的是,即使只有一条消息迟到,也完全分解了。是由现实世界网络的动机,Ben-OR,Canetti和Goldreich(Stoc'93)的开创性工作启动了对不同步网络的经典电路的多方计算的研究,其中网络延迟可以是任意的。在这项工作中,我们开始研究异步多方量子计算(AMPQC)协议,其中计算电路为量子。我们的结果完全表征了最佳可实现的损坏阈值:我们提出了一个n-党AMPQC协议,最多可将T 值得注意的是,这种特征与类似的经典环境不同,其中最佳损坏阈值为t值得注意的是,这种特征与类似的经典环境不同,其中最佳损坏阈值为t
我们展示了如何在准一维海森堡反铁磁体 KCuF 3 中直接见证量子纠缠。我们将三种纠缠见证——单纠缠、双纠缠和量子 Fisher 信息——应用于其非弹性中子谱,并与有限温度密度矩阵重正化群 (DMRG) 和经典蒙特卡罗方法模拟的谱进行比较。我们发现每个见证都提供对纠缠的直接访问。其中,量子 Fisher 信息在实验上是最稳健的,并表明至少在 50 K 以下存在至少二分纠缠,相当于自旋子区边界能量的约 10%。我们将量子 Fisher 信息应用于更高自旋 S 海森堡链,并从理论上表明随着量子数的增加,可见证的纠缠被抑制到更低的温度。最后,我们概述了如何将这些结果应用于更高维量子材料以见证和量化纠缠。
我们从理论上分析了 D + → νe + ρ ¯ K 和 D + → νe + ¯ K ∗ π 衰变,以查看检验手性微扰理论(UChPT)幺正扩展所预测的轴矢量共振 K 1 (1270) 的双极性质的可行性。事实上,在 UChPT 中,K 1 (1270) 是由矢量和伪标量介子的相互作用动态生成的,并且获得了该共振量子数的两个极点。较低质量极点主要与 K ∗ π 耦合,而较高质量极点与 ρK 耦合,因此我们可以预期,在产生机制中对这些通道有不同的权重的不同反应会增强一个或另一个极点。我们表明,D + → νe + VP 中不同的最终 VP 通道对两个极点的权重不同,这反映在最终矢量-赝标量不变质量分布的形状中。因此,我们得出结论,这些衰变适合在实验上区分预测的 K 1 (1270) 共振双极点。