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集成光子学平台上的量子计算和机器学习
技术的快速发展催生了两个有可能显著重塑计算格局的领域：量子计算和机器学习。量子计算 (QC) 是一种计算范式，它利用量子力学原理比传统计算机更高效地执行复杂计算，特别是对于特定问题领域 [1]。过去十年来，量子计算引起了广泛关注，因为它在使用各种模型解决计算复杂问题时可能具有量子优势，包括囚禁离子系统 [2,3] 和超导系统 [4,5] 上的量子比特模型、基于测量的量子计算 [6,7] 和光子平台上的高斯玻色子采样 (GBS) [8]。研究人员已经发现了几种优于传统算法的量子算法，包括用于整数分解的 Shor 算法 [9] 和用于非结构化搜索的 Grover 算法 [10]。通过利用多个光子的量子特性，例如量子叠加、干涉和纠缠，一些量子算法已被提出，为减少机器学习[11,12]、化学[13,14]和其他领域[15]中问题的计算时间提供了潜力。与此同时，机器学习（ML）已成为一种人工智能，可以处理大量数据并从这些数据中学习模式。这种方法能够在无需明确编程的情况下更准确地预测结果。该技术被用于广泛的应用，包括推荐系统、图像识别和自动驾驶汽车[16,17]。
GE 修订课程内容
识别对应于光子的激发。 17. 计算原子激发态的自发辐射率。 课程内容 A. 散射理论 散射振幅、微分散射截面和总散射截面的定义。 一维、二维和三维入射波和出射波的特殊形式（例如汉克尔函数）。 量子力学格林函数的定义和应用。 用于近似散射振幅的 Born 级数法。 束缚态、自由态和准束缚态（共振）的定义。 费米黄金法则的推导和应用。 B. 纠缠 量子力学假设如何应用于多粒子系统。 张量积的线性代数规则。 部分测量概率的计算。 量子纠缠的概念。 爱因斯坦-波多尔斯基-罗森思想实验的公式和贝尔定理。 量子力学熵的定义及其计算方法。密度矩阵。多世界解释及其哲学含义。C. 多体量子力学 粒子交换对称性的定义。玻色子态和费米子态，通过张量积符号以及创建/湮灭算符符号表示。使用创建/湮灭算符来表达多体哈密顿量及其本征态。单粒子量子理论的二次量化。经典场论的量化。D. 量子电动力学 非相对论洛伦兹力定律的量化。阿哈罗诺夫-玻姆效应。电磁场中的狄拉克方程及其解。无源麦克斯韦方程的量化和光子的概念。电子-光子相互作用的公式化。自发辐射率的计算。评估（包括持续和总结性评估）
希格斯机制和超导性：形式类比的案例研究
在实验性发现Higgs玻色子之后，物理学家通过吸引了用凝聚态物理学的类比向公众解释了这一发现。这些类比的历史根源是与超导性模型的类比，该模型在1960年代初将自发对称性破裂（SSB）引入粒子物理学中。分别对电子（EW）相互作用的HIGGS模型以及Ginsburg-landau（GL）和Bardeen-Cooper-Schrie qarie（BCS）模型分别进行了历史和哲学分析。我们分析的结论是，两组类比纯粹是正式的，因为它们伴随着大量的物理脱离。在特定的类似物中，在Higgs模型中，形式类似物没有绘制超导性，对时间，因果或模态结构的SSB的时间，因果或模态结构。这些实质性的物理分离意味着与超导模型的类比不能为EW SSB的物理解释提供基础。但是，SSB在超导性和HIGGS模型中的物理解释之间的对比确实有助于一些基本问题。与SSB不同的超级限度不同，标准模型的Higgs扇区中的SSB（不添加新物理学）既不是时间或因果过程。我们讨论了对希格斯模型中质量增益的“饮食”隐喻的含义。此外，现象学GL模型与动力学BCS模型之间的区别并未延续到EW模型，这表明了EW SSB的所谓“动力学”模型（例如，最小技术）。最后，Higgs模型的发展是科学哲学家的一个启发性案例研究，因为它说明了纯粹的形式类比在物理学中扮演富有成果的启发角色。
学期2：巴黎 - 萨克莱大学
宏观量子现象：6讲座：30H教程：20H描述本课程提出了物质量子物理学的壮观宏观表现的介绍。在第一部分中，我们将介绍超导性，超流量和冷凝物的物理学。在非常低的温度下，各种机制可以导致宏观集体量子状态，这些量子具有令人惊讶的特性，例如零电阻，磁性悬浮或粘度没有粘度。我们将展示在非常不同的系统（例如玻色子气，液氦或金属）中，常见现象如何产生这些特性。在课程的第二部分中，我们将展示如何在介观量表上修改常规的电性能，其中量子效应确实起着重要作用，并且可能会产生宏观的后果。最后，该课程的最后一部分将专门讨论量子力学在量子通信和量子计算中的重要现代应用的简介，在许多学科（例如信息理论，数学和材料科学）之间，在量子通信和量子计算中是非常活跃的领域。本课程将基于该领域的许多最新发现，这是当今凝聚态物理学中最活跃和创新的领域之一。讲师Charis Quay，朱利安·巴塞特教学大纲第1章：超导性，超级流体和凝结玻璃体凝结和超流体超导性的超导性：宏观方面：显微镜理论，热力学理论，热力学第2章：介质物理学的电导率和电导式式磁态，梅斯式式磁构层概念性趋于式电流式趋于电流式的电流式，梅斯特式趋于电流式的电流式趋于电流式的电流效应。戒指约瑟夫森效应第3章：量子信息简介量子信息：历史，目标，观点量子位和bloch球体量子计算的简单示例量子量表和EPR paradox
超级流体涡流晶体的量子熔化
量子涡旋是量子超流体中的拓扑缺陷，在宏观尺度上，这些阶段揭示了量子性。量子涡流物质是一个有趣而多学科的研究领域[1-3]，它吸引了理论家和实验家。虽然在超级流体制度中深处的精力激励上，但涡流的凝结为理解相邻的非沉积阶段和相关的相变提供了自然框架[4-6]。在旋转整个系统的情况下，在低温下出现了超流体涡流中的丰度[7-10]。正如Abrikosov [11]在外部磁场中与II型超导体紧密相关的上下文中首先发现的，在热力学极限下，常规涡流晶体基态可以出现。它会自发打破（磁）翻译和旋转对称性。在二维极限中，对低能集体激发（称为Tkachenko Waves [12]）的研究一直是广泛理论上的主题，如[13 - 24]这样的作品所证明的。此外，在冷原子实验中，在极低的温度下成功地进行了对Tkachenko波的实验观察[25]。值得注意的是，也有人建议Tkachenko模式可以解释脉冲星的动力学[26]。鉴于涡旋的两个横向笛卡尔坐标构成了一对规范的变量[8，27 - 29]，因此涡旋代表了固有的模糊实体，其本质上的模糊实体与不成比例的面积与基本玻色子密度成反比。因此，随着晶体内的涡流密度接近玻色子密度的大小，涡旋位置中的量子机械波动与涡流之间的距离相当。粗略估计依赖于Lindemann标准和小规模的精确对角线数值模拟，表明当填充分数大约在1到10之间时，涡流晶体会在零温度下实现量子熔化[8]。在这里，填充分数在以下内容中称为ν，定义为玻色子密度n b和涡流密度，n v之间的比率。这种量子熔化现象的确切性质仍然很糟糕，代表了该领域的长期挑战。分形式弹性双重性[30 - 37]及其前身[38 - 42]提供了一种出色的框架，以研究可能的熔融机制，因为它自然融合了脱节和错位，这些脱位和位错是固体中拓扑缺陷[43]。一个人也可以轻松地掺入va-cancy和间质缺陷[31，34]。在这种形式主义中，量子熔化可以通过一系列的相变实现，其中动态缺陷场扮演了希格斯字段的作用。这种方法在[44]中率先进行的涡流晶体研究中发现了实际应用。除了对各种缺陷之间的静态相互作用的计算之外，这还发现了几个连续的量子希格斯过渡，这些过渡是由缺陷的凝结触发的。在本文中，我们提供了有关二维超氟涡流晶体量子熔化的新见解。值得注意的是，发现涡流晶体的量子熔化可能是由空缺或间质的凝结来提到的，导致最初在经典的有限限制性问题中研究的含量涡旋超固体的出现[45，46]。我们的起点是tkachenko模式的有效理论，在二次近似中，该理论降低了紧凑型标量场的Lifshitz理论[21，24，46，47]。这是快速旋转极限的超氟涡流晶体的良好粗粒描述，其中冷凝水仅占据了最低的Landau水平。在该领域理论中，我们讨论了对称范围的磁性顶点算子的命运，这些磁性顶点算子在特殊条件下与涡流晶体中的空位和间质缺陷相对应。从先前的工作中汲取灵感[5，48]，我们确定哪种填充ν这样的磁性顶点操作员在重生群体（RG）sense
超级流体涡流晶体的量子熔化
量子涡旋是量子超流体中的拓扑缺陷，在宏观尺度上，这些阶段揭示了量子性。量子涡流物质是一个有趣而多学科的研究领域[1-3]，它吸引了理论家和实验家。虽然在超级流体制度中深处的精力激励上，但涡流的凝结为理解相邻的非沉积阶段和相关的相变提供了自然框架[4-6]。在旋转整个系统的情况下，在低温下出现了超流体涡流中的丰度[7-10]。正如Abrikosov [11]在外部磁场中与II型超导体紧密相关的上下文中首先发现的，在热力学极限下，常规涡流晶体基态可以出现。它会自发打破（磁）翻译和旋转对称性。在二维极限中，对低能集体激发（称为Tkachenko Waves [12]）的研究一直是广泛理论上的主题，如[13 - 24]这样的作品所证明的。此外，在冷原子实验中，在极低的温度下成功地进行了对Tkachenko波的实验观察[25]。值得注意的是，也有人建议Tkachenko模式可以解释脉冲星的动力学[26]。鉴于涡旋的两个横向笛卡尔坐标构成了一对规范的变量[8，27 - 29]，因此涡旋代表了固有的模糊实体，其本质上的模糊实体与不成比例的面积与基本玻色子密度成反比。因此，随着晶体内的涡流密度接近玻色子密度的大小，涡旋位置中的量子机械波动与涡流之间的距离相当。粗略估计依赖于Lindemann标准和小规模的精确对角线数值模拟，表明当填充分数大约在1到10之间时，涡流晶体会在零温度下实现量子熔化[8]。在这里，填充分数在以下内容中称为ν，定义为玻色子密度n b和涡流密度，n v之间的比率。这种量子熔化现象的确切性质仍然很糟糕，代表了该领域的长期挑战。分形式弹性双重性[30 - 37]及其前身[38 - 42]提供了一种出色的框架，以研究可能的熔融机制，因为它自然融合了脱节和错位，这些脱位和位错是固体中拓扑缺陷[43]。一个人也可以轻松地掺入va-cancy和间质缺陷[31，34]。在这种形式主义中，量子熔化可以通过一系列的相变实现，其中动态缺陷场扮演了希格斯字段的作用。这种方法在[44]中率先进行的涡流晶体研究中发现了实际应用。除了对各种缺陷之间的静态相互作用的计算之外，这还发现了几个连续的量子希格斯过渡，这些过渡是由缺陷的凝结触发的。在本文中，我们提供了有关二维超氟涡流晶体量子熔化的新见解。值得注意的是，发现涡流晶体的量子熔化可能是由空缺或间质的凝结来提到的，导致最初在经典的有限限制性问题中研究的含量涡旋超固体的出现[45，46]。我们的起点是tkachenko模式的有效理论，在二次近似中，该理论降低了紧凑型标量场的Lifshitz理论[21，24，46，47]。这是快速旋转极限的超氟涡流晶体的良好粗粒描述，其中冷凝水仅占据了最低的Landau水平。在该领域理论中，我们讨论了对称范围的磁性顶点算子的命运，这些磁性顶点算子在特殊条件下与涡流晶体中的空位和间质缺陷相对应。从先前的工作中汲取灵感[5，48]，我们确定哪种填充ν这样的磁性顶点操作员在重生群体（RG）sense
pos（iChep2024）286
天体物理和宇宙学可观察物，例如宇宙微波背景中的波动，螺旋星系的旋转曲线和引力透镜，表明我们宇宙的物质内容由16％的普通物质组成[1]。其余的84％归因于暗物质（DM），该暗物质是中性或仅在标准模型（SM）力下弱带电的。迄今为止，未观察到DM粒子。由于没有理由必须有独特的DM候选SM扩展SM，因此可能存在各种DM颗粒和黑暗力量的完整黑暗扇区。介体可以将SM和黑暗区域连接起来，从而使对撞机实验中的暗区域进行探索，并通过向量，轴，Higgs和Neutrino Portals出现。预计这些介体的耦合强度将非常弱，并且可能是长寿的，从而导致主要和次要顶点的主要位移。如果这些新粒子很轻，例如，质量低于电牵引量表，可以在对撞机实验中检测到它们。实验上最容易获得的可能性是介体是在SM颗粒的相互作用中产生的，并腐烂成可检测的最终态颗粒。此程序讨论了搜索可见的调解人衰减的搜索。将搜索每个可能的门户网站。这些分别是在及时搜索黑暗光子（DP）的搜索，并衰减为𝜇 + 𝜇 - ，在𝐵→𝐾→𝐾 + 𝜇- + + 𝜇-衰减中进行了深色的玻色子搜索，并进行了沉重的中性Lepton（Hnl）搜索𝑊 + +→𝜇 + + + +𝑁±±±±𝑞𝑞这些分析是用LHCB检测器进行的，LHCB检测器对正向区域具有独特的覆盖范围，并允许迅速和流离失所的衰减进行搜索。高光度和低触发阈值之间的平衡对于低质量搜索尤其重要。LHCB检测器的出色顶点和不变的质量分辨率非常适合解决强烈抑制的衰减。
基于电路的量子算法实现的复杂性详细说明
量子计算利用量子力学的独特性质（如叠加和纠缠），以不同于传统计算机的方式执行计算任务 [1]。20 世纪 80 年代初，理查德·费曼 (Richard Feynman) 认为量子架构是模拟自然界中实际量子系统的合适方法 [2]，自此以后，人们对量子系统在计算任务中的应用给予了极大关注。量子信息和量子计算最伟大、最著名的成就包括超密集编码 [3]、密码系统的量子公钥分发的 BB-84 算法 [4]、Shor 的整数因式分解算法 [5]、Grover 的数据库搜索算法 [6]，以及其他同样重要或相关的示例。这些进展也已触及数学和自然科学的重要领域，量子算法和电路设计已被开发用于完成线性代数任务，如矩阵的特征值[7,8]和奇异值[9,10]分解、求解线性方程组[11]、求解线性[12-14]和非线性[15]微分方程、偏非齐次线性微分方程[16]，以及其他潜在应用。当前，噪声中尺度量子 (NISQ) 设备取得了一些进展，例如，任何经典浅电路都无法在合理时间内解决的问题，但事实证明可以通过浅量子电路解决 [17]、谷歌团队利用超导量子处理器架构实现的量子霸权 [18]、使用玻色子采样实现的量子优势 [19]，以及在 D-Wave 系统中通过基于量子的架构模拟量子系统 [20]。一般来说，量子算法的实现基于许多步骤，包括数据预处理、输入量子态的准备、输入信息的处理
bose-fermi混合物中复合费的定量理论ν= 1
复合费用理论提供了一个简单且统一的图片，以了解量子厅制度中的大量现象学。然而，在单个Landau级别中正确提出这一概念仍然充满挑战，这在强磁场的极限下提供了相关的自由度。最近，在Landau级填充因子ν= 1的玻色子的低能量非交通局部理论已由Dong和Senthil [Z. Dong和T. Senthil，物理。修订版b 102，205126（2020）]。在长波长和小振幅量规的极限中，他们发现它减少了复合效率液体的著名的Halperin-Lee阅读理论。在这项工作中，我们考虑了总填充因子ν=1。与以前的工作不同，可以通过更改玻色子的填充因子来调节混合物中复合费米的数量密度，νB= 1 -νf。这种可调节性使我们能够研究稀数极限νb≪1，从而可以对能量分散剂和复合费米子的有效质量进行受控且渐近的精确计算。此外，通过合理的场理论对低能量描述的近似显然是合理的。最重要的是，我们证明，由于存在复合玻色子冷凝物，量规的弹性获得了希格斯的质量，因此该系统的行为就像真正的landau-fermi液体。与稀有极限中的四边形相互作用无关，我们能够获得该复合费米子费米液体的渐近确切特性。在νf ≪1的相对极限中，希格斯质量为零，随着温度升高，我们发现费米液体和非芬米液体之间的交叉。在实验或数值上观察这些特性不仅提供了不仅是复合费米子及其形成的费米表面的明确证据，而且还提供了由于强相关性而引起的新出现的量规场及其爆发。
用广义簇相关展开法对纺丝浴中氮空位中心进行纵向弛豫
对于高纯度样品，NV 中心拥有很长的相干时间，通过动态解耦可以进一步延长到接近 1 秒[3,4]。它可由微波场进行相干控制，并且对外界电场和磁场高度敏感。这些优越的特性使 NV 中心成为量子信息处理 [5-10]、超衍射极限成像 [11] 以及电场和磁场 [12-14]、温度 [15]、应力 [16]、生物结构 [17] 和化学反应 [18] 的量子传感的有希望的候选材料。此外，NV 中心可以与其他类型的量子系统耦合，例如碳纳米管 [19]、通量量子比特 [20] 和压磁超晶格 [21]，可以构建有前途的混合量子器件 [22,23]。此类有吸引力的应用需要充分了解其退相干行为，包括横向和纵向弛豫[24-26]，以及广泛的物理参数，如温度、磁场、杂质类型和浓度。在用于多自旋浴动力学的量子多体理论中[27-30]，例如密度矩阵团簇展开[31-33]、对关联近似[34-36]和链接团簇展开[37]，由作者之一 WY 发展的团簇关联展开（CCE）[38-40]已成功用于描述在大失谐区域中中心自旋耦合到多自旋浴的纯失相过程[41]。利用CCE方法，理论上预测了量子自旋池中NV中心的异常退相干效应[42]，并通过实验验证了该现象[43]。有趣的是，NV中心的退相干曾被认为是实现量子计算的障碍[44,45]，但现在它已被用于探测遥远的核自旋二聚体[46]，并提出利用弱地磁场进行导航[40]。类似地，最近有研究表明，可以探索诸如NV中心之类的量子系统来获取玻色子池的信息[47]。