非高产物理学极大地丰富了我们对非平衡现象的理解,并发现了新的新作用,例如非炎性皮肤效应(NHSE),这些效应已深刻地彻底改变了该领域。nhse已在非偏置耦合的系统中进行了预测,但是在实验中实现了挑战。没有非互头耦合,NHSE也可以在具有仪表字段和损耗或增益的系统中出现(例如,在浮quet nonthermitian系统中)。但是,在实验中,这种Floquet NHSE在很大程度上尚未探索。在这里,我们意识到集成在硅光子平台上的定期调制的光学波导中的floquet nhses。通过设计由周期调制引起的人工量规场,我们观察到各种浮部NHSE阶段并揭示其丰富的拓扑转换。值得注意的是,我们发现了单极NHSE阶段与非常规双极NHSE相之间的过渡,并伴随着NHSES的方向逆转。在复杂的准认证空间中,带绕组揭示了底层物理,从而经历了从具有相同绕组的隔离环变为带有相反绕组的链接的环路的拓扑变化。我们的作品展开了一条新的途径,该路线源于量规场和耗散效应之间的相互作用,因此提供了从根本上进行转向光和其他波浪的新方法。
量子系统可以使用时间周期性的外部字段动态控制,从而实现Floquet Engineering的概念,并具有有希望的技术应用。计算Floquet Energy光谱比仅计算基态性能或单个时间依赖的轨迹要难,并且与Hilbert空间维度成倍尺度。尤其是对于低频限制的强相关系统,基于截断的经典方法破裂。在这里,我们提出了两种量子算法,以确定有效的浮力模式和能量光谱。,我们将时间和频域的浮雕模式的定义适当定义与参数化量子电路的表现力相结合,以克服经典的限制。我们基于我们的算法进行基准测试,并对与近期量子硬件相关的关键属性进行分析。
1 浙江大学物理系量子信息交叉学科中心、现代光学仪器国家重点实验室、浙江省量子技术与器件重点实验室,杭州 310027 2 清华大学交叉信息研究院量子信息中心,北京 100084 3 阿里巴巴-浙江大学前沿技术联合研究院,杭州 310027 4 浙江大学杭州全球科技创新中心,杭州 311215 5 马里兰大学和 NIST 联合量子研究所及量子信息与计算机科学联合中心,美国马里兰州学院公园市 6 爱荷华州立大学物理与天文系,美国爱荷华州艾姆斯 50011 7 艾姆斯实验室,美国爱荷华州艾姆斯 50011 8 QuEra Computing Inc.,美国马萨诸塞州波士顿 02135 9 科罗拉多矿业学院物理系,美国科罗拉多州戈尔登 80401 10 美国国家标准与技术研究所,科罗拉多州博尔德 80305 11 上海启智研究所,中国上海市徐汇区云锦路 701 号人工智能大厦 41 层 200232
在追求量子模拟和容错量子计算的过程中,稳健性和可调谐性之间的权衡是一个核心挑战。特别是,量子架构通常被设计为以牺牲可调谐性为代价来实现高相干性。许多当前的量子比特设计具有固定的能级,因此可控相互作用的类型有限。在这里,通过将固定频率的超导电路绝热转换为可修改的 Floquet 量子比特,我们展示了具有完全可调各向异性的 XXZ Heisenberg 相互作用。该交互模型可以充当一组富有表现力的量子操作的原语,但也是自旋系统量子模拟的基础。为了说明我们的 Floquet 协议的稳健性和多功能性,我们定制了 Heisenberg Hamiltonian 并实现了具有良好估计保真度的双量子比特 iSWAP、CZ 和 SWAP 门。此外,我们在更高的能级之间实现了 Heisenberg 相互作用,并使用它来构建三量子比特 CCZ 门,同样具有竞争保真度。我们的协议适用于多个固定频率高相干性平台,为高性能量子信息处理提供了一系列交互。它还确立了 Floquet 框架作为探索量子电动力学和最优控制工具的潜力。
我们介绍并研究了量子东模型的离散时间版本,量子East模型是一种相互作用的量子自旋链,灵感来自经典玻璃的简单动力学模型。先前的工作已经确定,其连续的时间对应物显示出无序的定位转变,该转变信号,该转变由指数较大的非热,局部特征状态的属于指数型的(在体积)家族中出现。在这里,我们结合了分析和数值方法,以表明(i)过渡持续存在离散时间,实际上,它对于时间步长的任何有限值都存在,与零度量集合相距甚远; (ii)通过遵循完全极化状态的非平衡动力学直接检测到它。我们的发现表明,该过渡目前可以在数字量子模拟的最新平台中观察到。
一维倾斜、周期性驱动的费米-哈伯德链是量子多体物理研究的典范,特别是对于固态系统。我们报告了弗洛凯疤痕态的出现,这是一类无法进行随机热化的量子多体疤痕 (QMBS) 态。其潜在物理机制被确定为这些简并 Fock 基之间的弗洛凯共振,它们可以通过一阶跳跃扰动连接起来。借助简并弗洛凯微扰理论,我们推导出奇异 QMBS 态出现的确切条件。我们还研究了量子复兴和亚谐波响应等现象。这些结果为调节和设计固态量子多体系统以实现非遍历性提供了可能性。
希格斯模式在超导体中出现,作为订单参数振幅的集体激发,当时是通过电磁辐射驱动的。在这项工作中,我们开发了一种Floquet方法,以在时间周期驾驶下研究超导体中的HIGGS模式,其中订单参数的动力学被异常的Floquet Green函数捕获。我们表明,Floquet描述特别强大,因为它允许人们利用驾驶时间周期性的性质,从而大大降低了时间相关问题的复杂性。有趣的是,Floquet方法也很有启发性,因为它自然地为重新归一化的稳态订单参数提供了物理解释,这是由于Floquet侧带之间的光子辅助过渡的结果。我们证明了浮标工程希格斯模式在时间周期的S-波超导体中的有用性。