本研究报道了在非常规 Nd 0.8Sr 0.2NiO 2 无限层超导薄膜中,磁场诱导超导体-金属转变 (SMT) 伴随量子格里菲斯奇异性 (QGS) 的出现。该系统在平面和垂直磁场下均表现出各向同性的 SMT 特征。重要的是,在对等温磁阻曲线进行缩放分析后,获得的有效动态临界指数在接近零温临界点 B c 时表现出发散行为,从而识别了 QGS 特性。此外,与 QGS 伴随的量子涨落可以定量解释 SMT 相边界中平面和垂直磁场中上临界场在零温附近上升的现象。这些特性表明 Nd 0.8Sr 0.2NiO 2 超导薄膜中的 QGS 是各向同性的。此外,在较高的磁场下,金属状态的电阻-温度关系 R ð T Þ 在 2 – 10 K 范围内表现出 ln T 依赖性,T 2
经典机器学习已经成功预测了物质的经典相和量子相。值得注意的是,核方法因其提供可解释结果的能力而脱颖而出,将学习过程与物理序参量明确地联系起来。在这里,我们利用量子核。它们与保真度有着天然的联系,因此可以借助量子信息工具来解释学习过程。具体来说,我们使用支持向量机(带有量子核)来预测和表征二阶量子相变。我们解释并理解了使用每个站点的保真度(而不是保真度)时的学习过程。在横向场中的 Ising 链中测试了广义理论。我们表明,对于小尺寸系统,即使在远离临界性的情况下训练,该算法也能给出准确的结果。此外,对于更大的尺寸,我们通过提取正确的临界指数 ν 来确认该技术的成功。最后,我们提出了两种算法,一种基于保真度,一种基于每个站点的保真度,用于对量子处理器中的物质相进行分类。
无序诱导的量子相变 (QPT) 的 Griffiths 奇异性是二维超导体 (2DSC) 中的一个关键问题。在超导系统中,发现无序强度与涡旋钉扎能量有关,而涡旋钉扎能量又与量子 Griffiths 奇异性密切相关;然而,直接研究以阐明涡旋钉扎能量对 2DSC 中量子 Griffiths 奇异性的影响仍有待开展。这里,通过在 2De 电子气体 (2DEG) 上随机沉积超导纳米岛来设计一种人工 2DSC 系统。量子 Griffiths 奇异性存在于石墨烯/Pb 岛阵列混合物中,其中超导行为转变为由垂直磁场诱导的弱局部金属行为,并表现出临界行为,其发散的动态临界指数接近零温度。与石墨烯/Sn岛阵列复合材料中观察到的尖锐QPT相比,通过阿伦尼乌斯图分析获得的石墨烯/Pb岛阵列复合材料中的涡旋钉扎能量更大,这可能有助于量子Griffiths奇异性的存在。这项工作可以为2DSC中的QPT提供全面的解释。
量子临界性源自许多相互作用的量子粒子的集体行为,通常发生在物质不同相之间的过渡阶段。它是凝聚态物理学的基石之一,我们利用动态驱动的现象在嘈杂的中尺度 (NISQ) 量子设备上访问它。我们通过 Kibble-Zurek 过程探测可编程超导量子芯片上一维量子 Ising 模型的临界特性,获得缩放定律,并估计临界指数,尽管硬件上存在固有的错误源。此外,我们研究了 NISQ 计算机的改进(更多量子比特,更少噪声)将如何巩固这些通用物理属性的计算。单参数噪声模型捕捉了缺陷的影响并重现了实验数据。其系统研究表明,噪声与温度类似,在系统中引入了新的长度尺度。我们引入并成功验证了修改后的缩放定律,直接考虑了噪声,而无需任何先验知识。它使提取物理属性的数据分析对噪声透明。通过了解不完美的量子硬件如何改变物质量子态的真正属性,我们大大增强了 NISQ 处理器解决量子临界性以及其他潜在现象和算法的能力。
无处不在的真实材料无处不在,可能会对量子相跃迁产生巨大影响。源自该疾病增强的量子波动,量子格里菲斯(Griffiths)奇异性(QGS)已被揭示为低维超导体的量子关键性的普遍现象。然而,由于波动效应较弱,在三维(3D)超导系统中检测实验的QGS非常具有挑战性。在这里,我们报告了与从3D超导体到Anderson临界绝缘体MGTI 2 O 4(MTO)中量子相过渡相关的QGS的发现。在垂直磁场和平行磁场下,在接近量子临界点时的动力学临界指数会发散,证明存在3D QGS。在3D超导体中,MTO显示出相对强大的波动效应,其特征是广泛的超导过渡区域。增强的波动可能是由安德森本地化的迁移率边缘引起的,最终导致发生3D量子相变和QGS。我们的发现提供了一种新的观点,可以理解强烈无序的3D系统中的量子相变。
晶体学限制定理限制了二维nematicities以显示ISING(𝑍2)或三态斑点(𝑍3)临界行为,这两种行为都由振幅波动主导。在这里,我们使用群体理论和微观建模来表明,由于其出现的准晶体对称性,由于其出现的六边形双层,该约束在30°twist的六角形双层中得到了规避。我们发现了一个由6个nematic阶参数的相位波动主导的临界相位,并由两个berezinskii-kosterlitz- thouless(BKT)跃迁界定,该跃迁仅显示准长范围的列表。临界阶段中的电子频谱显示出热伪PSE的行为,其特性取决于异常的临界指数。我们还表明,平面外磁场会诱导列相波的波动,这些波动通过类似于晶格的霍尔粘弹性响应的机制来抑制两个BKT转变,从而引起了推定的nematic量子临界点与出现的连续对称性。最后,我们证明,即使在不扭曲的双层的情况下,当列表参数在两层之间改变符号时,出现了临界阶段,建立了奇数的列态状态。
可重入局域化 (RL) 是一种最近才出现的突出现象,传统上与交错关联无序和跳跃二聚化的相互作用有关,这一点先前的研究表明了这一点。与这种范式相反,我们目前的研究表明跳跃二聚化并不是实现 RL 的关键因素。考虑到具有反铁磁序的螺旋磁系统,我们发现在没有跳跃二聚化的情况下,多个能量区域的自旋相关 RL。这种现象即使在热力学极限下仍然存在。通过对螺旋系统施加横向电场,引入了 Aubry-André-Harper 模型形式的关联无序,从而避免使用传统的替代无序。我们对观察到的可重入相进行有限尺寸缩放分析,以确定临界点,确定相关的临界指数,并检查与局域化转变相关的缩放行为。此外,我们还探索了参数空间,以确定可重入相发生的条件。本研究在紧束缚框架内进行了描述,为 RL 提供了一种新颖的视角,强调了电场、反铁磁有序和几何螺旋性的关键作用。还探讨了 RL 现象的潜在应用和实验实现。
为了比较不同尺寸系统中的涨落,应该使用强度量,即对系统体积不敏感的量。此类量通过除以测量分布的累积量 κ i(最高为四阶)得出,其中 i 是累积量的阶数。对于二阶、三阶和四阶累积量,强度量定义为:κ 2 /κ 1、κ 3 /κ 2 和 κ 4 /κ 2。图 1 显示了 150 / 158 A GeV / c 时净电荷三阶和四阶累积量比的系统尺寸依赖性。测量数据与 EPOS 1.99 模型 [5, 6] 的预测一致。对带负电和带正电强子的相同量对系统尺寸依赖性的更详细检查(图 2)表明系统尺寸依赖性非常不同。此外,EPOS 1.99 模型均未重现所测量到的任何 h + 和 h − 量。这种不一致表明我们尚未完全理解引起涨落的底层物理原理。因此,需要进行更详细的研究。在寻找 CP 中,一个可能的工具是质子间歇性,它应该在 CP 附近遵循幂律涨落。可以通过研究二阶阶矩 F 2 ( M ) 随胞元大小或等效地随中速质子 (px , py ) 空间中胞元数量的变化来检查(见参考文献 [7, 8, 9])。对于实验数据,必须用混合事件减去非临界背景。减法后,二阶阶矩 ∆ F 2 ( M ) 应根据 M >> 1 的幂律缩放,得到的临界指数 φ 2 与理论预测相当 [10]。图 3 显示了半中心 Ar + Sc 相互作用中 150 A GeV / c 的 ∆ F 2 ( M )。图左侧和右侧之间的差异是所考虑的统计数据。左侧显示 2018 年发布的结果 [11]。这些结果表明 ∆ F 2 为正值,可能与 CP 有关。右侧显示相同的结果,但统计数据更高(208k
为了比较不同尺寸系统中的涨落,应该使用强度量,即对系统体积不敏感的量。此类量通过除以测量分布的累积量 κ i(最高为四阶)得出,其中 i 是累积量的阶数。对于二阶、三阶和四阶累积量,强度量定义为:κ 2 /κ 1、κ 3 /κ 2 和 κ 4 /κ 2。图 1 显示了 150 / 158 A GeV / c 时净电荷三阶和四阶累积量比的系统尺寸依赖性。测量数据与 EPOS 1.99 模型 [5, 6] 的预测一致。对带负电和带正电强子的相同量对系统尺寸依赖性的更详细检查(图 2)表明系统尺寸依赖性非常不同。此外,EPOS 1.99 模型均未重现所测量到的任何 h + 和 h − 量。这种不一致表明我们尚未完全理解引起涨落的底层物理原理。因此,需要进行更详细的研究。在寻找 CP 中,一个可能的工具是质子间歇性,它应该在 CP 附近遵循幂律涨落。可以通过研究二阶阶矩 F 2 ( M ) 随胞元大小或等效地随中速质子 (px , py ) 空间中胞元数量的变化来检查(见参考文献 [7, 8, 9])。对于实验数据,必须用混合事件减去非临界背景。减法后,二阶阶矩 ∆ F 2 ( M ) 应根据 M >> 1 的幂律缩放,得到的临界指数 φ 2 与理论预测相当 [10]。图 3 显示了半中心 Ar + Sc 相互作用中 150 A GeV / c 的 ∆ F 2 ( M )。图左侧和右侧之间的差异是所考虑的统计数据。左侧显示 2018 年发布的结果 [11]。这些结果表明 ∆ F 2 为正值,可能与 CP 有关。右侧显示相同的结果,但统计数据更高(208k
将曲面上扁平线束的最小浸入与临界特征值度量联系起来 Santiago Adams 导师:Antoine Song 在现有文献中,第一个特征值在曲面上临界的度量与该曲面在任意维球面中的最小浸入之间存在着密切的联系。我们知道,对于具有临界度量的曲面,存在一组拉普拉斯算子的特征函数,它们定义了进入球面的最小浸入。我们旨在使用局部参数将该理论扩展到扁平线束特征截面的情况。也就是说,给定一个第一个特征值在线束上临界的度量,我们旨在使用其特征截面的升力来定义其通用覆盖在球面中的最小浸入,并更好地理解是否存在原始曲面进入球面的最小浸入。伊辛铁磁体在经典和量子极限下的热力学性质 Sophia Adams 导师:Thomas Rosenbaum 和 Daniel Silevitch 该项目旨在探测模型伊辛铁磁体 LiHoF 4 在经典和量子相变中的热力学性质。经典跃迁发生在临界温度 1.53 K 和零磁场下,而量子跃迁发生在零温度极限下 50 kOe 量级的临界横向磁场下。我们将使用比热数据来比较两个跃迁的临界指数及其之间的交叉。 一种使用基于分类器的生成器生成和预筛选蛋白质以确定结合亲和力的新方法 Victoria Adams 导师:Matt Thomson 和 Alec Lourenco 由于当前方法筛选蛋白质结合功效的速度和规模,测试新的工程结合蛋白设计非常无效。定量而不是定性筛选新蛋白质将进一步提高效率。 Thomson 实验室开发了一种高通量筛选方法,用于收集有关结合蛋白的信息并实现蛋白质设计。在我的项目中,我致力于开发一种使用蛋白质语言模型预筛选生成蛋白质的新方法。应用现有的蛋白质大型语言模型 (pLLM),例如进化尺度模型 (ESM) 和 AlphaFold 2 & 3,我正在研究一种生成蛋白质然后预筛选其结合亲和力的方法。我还有机会学习如何使用实验室的高通量筛选分析来实验性地测试蛋白质设计。到目前为止,我还没有完全开发的方法/模型,但我有一个需要微调的基本分类器,并且需要一个仍需要指定最佳参数的生成器。我希望能够完成这些编程改进,并可能能够在夏季结束前通过应用高通量筛选来测试它们。来自路径积分的时间类纠缠 Zofia Adamska 导师:John Preskill 和 Alexey Milekhin 大多数量子力学形式主义都从不同的角度来看待空间和时间,这从相对论物理学的角度来看似乎是不自然的。为了解决这种不对称性,我们提出了一种时空密度矩阵的新定义,该定义源自路径积分方法,以更好地分析时空中的量子信息。我们的动机基于相对论量子场论中的观察,其中该密度矩阵的 Renyi 熵与通过从空间类分离到时间类分离的解析延续得出的结果完全一致。我们演示了如何使用这个密度矩阵来限制时空相关函数,并表明我们的界限比其他方法更紧并且遵循 Lieb-Robinson 界限。此外,我们在量子计算机上测试了这个时空密度矩阵对单量子比特系统的预测。使用我们的方法计算的时空纠缠构成了热化的新探针,并且可以为选择用于量子多体系统时间演化的有效张量网络假设提供启示。使用合成细胞建立病毒宿主相互作用的最小模型 Layla Adeli 导师:Richard Murray 和 Zach Martinez 利用最小模型研究合成细胞病毒感染的潜力使其成为研究尚未得到充分研究的病原体的首选。为了设计 PhiX174 噬菌体的合成宿主,我们尝试将 PhiX174 识别的脂多糖 (LPS) 整合到脂质体膜中,以潜在地封装无细胞转录、翻译和复制系统 (PURE Rep)。此外,设计为在脂质体内由 PhiX174 基因触发时发出荧光的立足点开关可以检测 PhiX174 基因组的 DNA 转录——我们目前的工作包括设计一种具有高效性的开关。我们已经成功生产出脂质体,并正在努力整合检测机制我们在量子计算机上测试该时空密度矩阵对单量子比特系统的预测。使用我们的方法计算的时空纠缠构成了一种新的热化探测,可以为选择一种有效的张量网络假设来研究量子多体系统的时间演化。使用合成细胞建立病毒宿主相互作用的最小模型 Layla Adeli 导师:Richard Murray 和 Zach Martinez 利用最小模型研究合成细胞病毒感染的潜力使合成细胞成为研究尚未得到充分研究的病原体的首选。为了设计 PhiX174 噬菌体的合成宿主,我们尝试将 PhiX174 识别的脂多糖 (LPS) 整合到脂质体膜中,以潜在地封装无细胞的转录、翻译和复制系统 (PURE Rep)。此外,当脂质体中的 PhiX174 基因触发时,设计为发出荧光的立足点开关可以检测 PhiX174 基因组的 DNA 转录——我们的工作目前包括设计一种具有高效性的立足点开关。我们已经成功生产出脂质体,并正在努力整合检测机制我们在量子计算机上测试该时空密度矩阵对单量子比特系统的预测。使用我们的方法计算的时空纠缠构成了一种新的热化探测,可以为选择一种有效的张量网络假设来研究量子多体系统的时间演化。使用合成细胞建立病毒宿主相互作用的最小模型 Layla Adeli 导师:Richard Murray 和 Zach Martinez 利用最小模型研究合成细胞病毒感染的潜力使合成细胞成为研究尚未得到充分研究的病原体的首选。为了设计 PhiX174 噬菌体的合成宿主,我们尝试将 PhiX174 识别的脂多糖 (LPS) 整合到脂质体膜中,以潜在地封装无细胞的转录、翻译和复制系统 (PURE Rep)。此外,当脂质体中的 PhiX174 基因触发时,设计为发出荧光的立足点开关可以检测 PhiX174 基因组的 DNA 转录——我们的工作目前包括设计一种具有高效性的立足点开关。我们已经成功生产出脂质体,并正在努力整合检测机制