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用于量子化学的量子计算机上的资源优化的费米子局域哈密顿模拟
在量子计算机上模拟费米子系统的能力有望彻底改变化学工程、材料设计、核物理等领域。因此，优化模拟电路对于充分利用量子计算机的功能具有重要意义。在这里，我们从两个方面解决这个问题。在容错机制下，我们优化了 rz 和 t 门数以及所需的辅助量子比特数，假设使用乘积公式算法进行实现。与现有技术相比，我们获得了门数节省率为 2 和所需辅助量子比特数节省率为 11。在预容错机制下，我们优化了两量子比特门数，假设使用变分量子特征求解器 (VQE) 方法。具体到后者，我们提出了一个框架，可以使 VQE 进程向费米子系统基态能量收敛的方向引导。该框架基于微扰理论，能够将 VQE 进程每个循环的能量估计值提高约三倍，与试验台上经典可访问的水分子系统中的标准 VQE 方法相比，更接近已知基态能量。改进的能量估计反过来又会节省相应数量的量子资源，例如量子比特和量子门的数量，这些资源需要在已知基态能量的预定公差范围内。我们还探索了一套从费米子到量子比特算子的广义变换，并表明在小规模情况下，资源需求节省高达 20% 以上是可能的。
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）
基因编辑，身份和收益
可以用从进化生物学借来的适当术语来描述凝结物理学的进展：标点平衡。该术语用于描述物种进化中的突然跳跃，这些进化是由长期（称为停滞的长期）所产生的，几乎没有或没有明显的变化。在1980年代初期，由于发现裂纹的量子大厅的效应，凝结的物质发生了范式转移，并且理论上的预测是，这种系统可以作为一种新兴的现象，既有玻色子也不是玻色子，也不是费米子。之后，长期以来以缓慢的速度以缓慢的节奏进行了实验和理论。将近四十年后，这些发展最终达到了两个精美的实验，共同提供了迄今为止任何人所做的最强大的实验证明[1，2]。每个实验都检测到最简单的变量的任何人，因为它们获得了一个分数相，该相位阶段会在玻色子和费米子之间进行固定。一个实验测量粒子相关性。这项技术测量了粒子喜欢束缚在一起的程度：玻色子束在一起，费米斯喜欢分开，任何人都在介于两者之间做某事。另一个使用互联仪来查明通过环绕另一个粒子在另一个粒子周围获得的相位的相位。该实验利用了颗粒的交换特性。两个玻色子的互换坐标将2的量子机械相添加到总波函数中，而对于两个fermions，其pi和两个人在两个介于两者之间的位置。在2012年，Majorana Fermions的第一个实验签名除了这些简单的人，量子霍尔系统有望实现更多异国情调的人，例如Majorana fermions，它们对它们编织的顺序敏感 - 该属性可以实现量子计算的某些方案[3]。Majorana fermion是其自身的反粒子，于1937年提出，很长一段时间以来，它似乎与凝聚的物理学无关。在21世纪理论的转弯预测[4，5]时，马利亚纳斯也可能发生在冷凝的物质系统中。
基于门的绝热量子模拟中的 Berry 相位估计
容错通用量子计算机有望有效模拟大量量子哈密顿量的幺正演化 [1-3]，包括与凝聚态 [4]、量子化学 [5] 和亚原子物理 [6] 相关的哈密顿量。尤其是，它们将有助于解决量子多体现象模拟中面临的指数壁问题 [7]。大多数数字量子模拟 (DQS) 策略都需要用于准备复杂量子态的算法。在某些情况下，例如混合变分方法 [8] 和相位估计 [9]，只要与目标精确态的重叠足够大，准备近似量子态是一种有效的方法。然而，随着自由度数量的增加，这种重叠预计会呈指数级小 [10]。该问题的解决方案是通过 DQS 进行参数绝热演化 [11]。从一个容易获得基态的哈密顿量开始，慢慢地添加额外的项，根据绝热定理 [ 12 ]，系统的量子态保持在新哈密顿量的基态。绝热参数演化理论的核心概念是 Berry 相 [ 13 ]。当哈密顿量在参数空间中沿闭合路径绝热循环时，波函数除了动态相外，还获得几何相 [ 13 ]。Berry 相在量子理论的多个领域起着至关重要的作用 [ 14 ]，包括我们对分子电子特性的理解 [ 15 ]、纳米磁体 [ 16 , 17 ]、固体 [ 18 , 19 ]，以及量子物质的拓扑理论 [ 20 , 21 ]。具体而言，Berry 相可以作为不同类别哈密顿量的拓扑分类的量化指标，包括一维对称保护的拓扑绝缘体 [ 22 – 24 ]、带间隙的自旋液体 [ 25 ] 和相互作用的费米子模型 [ 26 ]。作为量子模拟的主要平台之一，超导量子比特已被用来探索拓扑
对称性富含量子电路的阶段
由随机统一门组成和受局部测量的量子电路已显示出通过测量速率调整的相变，从具有体积法则纠缠到区域法律状态的状态。从更广泛的角度来看，这些电路在其输出时产生了新型的量子多体状态的合奏。在本文中，我们表征了这个合奏并将可以确定为稳态状态的阶段进行分类。对称性起着非标准作用，因为施加在电路元素上的物理对称性并不能自身决定可能的阶段。相反，它是由与此合奏相关联的动态对称性扩展的，形成了放大的对称性。因此，我们预测没有平衡对应的阶段，仅物理电路对称性就无法支持。我们举下以下示例。首先，我们将操作的电路的阶段分类为Z 2对称性。用数值模拟证实的一个引人注目的预测是在一个维度中存在独特的体积阶段，尽管如此，它仍然支持真正的远程顺序。我们还认为，由于扩大的对称性，该系统原则上可以支持拓扑区域阶段，该相位受电路对称性和动态置换对称性的组合保护。第二，我们考虑只能保留费米亚奇偶校验的高斯费米子电路。在这里，扩大的对称性在中等测量率和kosterlitz-无thouththouththouththouththouth thouththouththythouththouthththouththythouthty的过渡中产生了U（1）临界阶段。我们就编码量子信息的能力来评论不同阶段的解释。我们讨论了与爱德华兹和安德森开创的自旋眼镜理论以及源于电路集合的量子性质的关键差异。
均衡游戏和重型超级导体中的神秘顺序
沉重的费米昂超导体是一种引人入胜的材料类。这些非常规的超导体来自重型准颗粒，这些粒子源自局部的F-电子植物，这些局部液体液体液化为费米海。最近，该材料类别的两个新成员UTE 2和CERH 2为2，引起了极大的兴趣。ute 2是Piers Coleman和Tamaghna Hazra [1]的评论的重点。对CERH 2的兴趣是2个源于其频道温度 - 磁场相图，沿着该四方材料的C轴施加磁场时（见图1）[2]。此相图具有两个无表特征。第一个是在两个超导阶段（称为SC1和SC2）之间引起的一阶诱导一阶转变。第二个是H C 2 /T C的记录高值，其中H C 2是上临界场，T C是超导过渡温度。该记录值表明对超导性的自然保护对C轴场。观察到的行为归因于晶体结构。每个单位细胞有两个不等的CE原子，并且两个CE原子都没有反转对称性。但是，两个不等的CE原子是彼此的反转对称伙伴，因此存在全局反转对称性。不相等的CE原子每个形成平方晶格。超导相图的解释是，在每个CE方格晶格层中，有局部相互作用会引起自旋单向超导状态（例如S-波或D -Wave）[2，3]。如图2，两个CE层之间的反转中心自然允许两个超导状态：均匀的奇偶校验状态
量子稳定器代码的超对称性结构理论
我们研究了有限温度和边缘引起的对电荷和电流密度的影响，该电荷位于磁通量螺纹的2D锥形空间上。场算子在圆形边界上受约束，与圆锥形顶点，袋边界条件以及条件在术语前面的相反符号的条件约束。在二维空间中存在两个clifford代数的不相等表示，并为实现这些表示形式的两个字段提供了分析。圆形边界将锥形空间分为两部分，称为内部（I-）和外部（E-）区域。径向电流密度消失。对于一般的化学势情况，在两个区域中，电荷的预期值和方位角电流密度都明确分离。它们是磁通量的周期性功能和奇数功能，在磁通量和化学势的迹象的同时变化下。与文献中先前考虑的费米凝结物的重要差异是，当观测点趋于边界时，平均电荷和当前密度在极限中是有限的。在电子区域中，所有旋转模式都是规则的，总电荷和电流密度是磁通量的连续功能。在I区中，相应的期望值是在磁通量与通量量子之比的半数值下不连续的。这些不连续性来自I区中不规则模式的贡献。2D费米子模型，在奇偶校验和时间反向转换下（在没有磁场的情况下）结合了两个旋转磁场，意识到克利福德代数的不相等表示。讨论了这些模型中的总电荷和当前密度，以针对单独字段的边界条件的不同组合进行讨论。在2D Dirac模型描述的石墨锥中讨论了电子子系统的应用。
台式4Merge：综合基准，用于合并逼真的密集交通与微交互式车辆
引言 - 在发现[1，2]一个多世纪后，超导性仍然是凝聚态物理学中最深入研究的主题之一，与物质的最基本描述具有深厚的联系[3-6]。这种宏观量子现象的特征在于零电阻，而希格斯则缩合光子大量[3,5,7]以下[3,5,7]低于某些临界温度t c。由具有较小相关效应的良好金属产生的超导体（常规的低t c超导通孔）。在BCS理论中，由于电子之间有效的吸引力，这一现象源于费米表面（FS）的不稳定性。最初，声子的交换介导了该效果。在密切相关的费米子系统（例如繁重的费米子[9，10]和高t c超导性[11-15]中，发现非常规超导性具有淋巴结间隙[11-15]，强调了其他玻色子也可能负责配对。在非常规的超导体[16]中，配对机制通常涉及复杂的相互作用，例如自旋波动，电子相关性或轨道效应，导致非平凡的对称性和动量依赖性超导差距。在高t c铜矿中，通过相位敏感的测量结果建立了FS上差距中的节点[17]，以确保间隙是具有D x 2-2-y 2波对称性的旋转单元。此外，已经预测并观察到了巡回铁磁体中的p波，可能是p波，旋转三芯对配对[18-22]。最后，已广泛考虑了磁化绝缘体异质结构和各种无间隙的效率系统的镁介导的非常规的超导性[23 - 37]。
电荷密度波在$ {\ rm UPT} _2 {\ rm si} _2 $
在密切相关的5 f-电子系统中，由于波函数的扩展，与可比强度的相互作用竞争。这场竞争导致了各种各样的外来状态，这几乎无法用D - 或4 F-电子物理学的常规模型来理解[1]。在基于金属U的重型费米化合物中，周围配体具有强大的杂交作用，异常阶段的异常共存发生为例如，例如，在隐藏的阶超导体URU 2 SI 2中。发现热量异常的“隐藏顺序”参数的性质仍在辩论之后，在发现后30年以上[2]。UPT 2 Si 2是U T 2 M 2（T =过渡金属; M = SI或GE）家族的紧密相关的金属间化合物，其PT-5 D电子与U-5 F状态杂交。UPT 2 Si 2采用CABE 2 GE 2晶体结构，并在t n = 35 k处磁性下命令，带有波矢量q m =（1 0 0 0），其中铁磁AB平面沿C轴堆叠了抗磁力（AFM），沿C轴堆叠，并具有≈2μb[3-5]。因此，长期以来，UPT 2 Si 2被认为是铀间金属化合物具有局部5 F电子的罕见例子，在简单的晶体领域水平方案中可以解释磁性[4]。然而，最近的一些研究[6-9]质疑该系统中电子定位程度。高场测量结果表明，应根据费米表面效应来理解应用磁场下的相变[6]。最近的一项无弹性中子散发研究揭示了双重性质，两者都巡回通过密度功能理论（DFT）计算进一步支持这种方法，该计算有利于5 f电子大部分巡回的情况[7]。
马约拉纳量子比特的一维纠错码
实现量子计算的主要障碍 [1] 是处理量子误差。从环境中分离出一点量子信息已经够具挑战性的了；然而，为了实现一台有用的量子计算机，必须维持数千个纠缠量子比特的相干性。拓扑量子比特的用途在于它们内置了容错能力，这是由于任意子和边界模式之间的空间分离 [2]。马约拉纳零模式 [3-5] 是 p 波超导纳米线的端模式，是拓扑量子计算中最有前途的方向之一 [4,6-14]。这些马约拉纳端模式可以非局部地存储信息，并且可以编织起来执行受拓扑保护的逻辑门 [15-22]。尽管拓扑量子比特具有一定程度的防错能力，但它们仍然需要纠错才能完全实现为计算量子比特。完美的马约拉纳量子比特将具有无限长，并保持在零温度下。非零温度会导致有限的准粒子密度，从而导致量子比特出现错误。存在诸如环面码 [ 2 ]、表面码 [ 23 – 26 ] 和颜色码 [ 27 – 29 ] 之类的纠错码，它们可以在马约拉纳量子比特上实现 [ 30 – 37 ] 或平面码 [ 38 , 39 ] 等其他方案。然而，这些纠错方案需要大量开销，需要大量冗余量子比特来捕获和纠正错误。正如 Kitaev 指出的那样 [ 2 ]，物质的任何拓扑相都可以识别为纠错码。在这一脉络中，我们要问，由马约拉纳纳米线链构建的一维 (1D) 费米子拓扑相 [40, 41] 是否可以与“费米子宇称保护的纠错码”联系起来。只要费米子宇称守恒，这样的链就可以防止量子误差，而且只需要一行物理量子比特，而不是一个表面。在本文中，我们展示了如何使用马约拉纳纳米线链来显著提高量子比特的寿命，因为马约拉纳量子比特中存在不同错误类型的层次结构。由于观察到的密度出乎意料的高