配分函数在物理学中无处不在:它们对于确定多体系统的热力学性质和理解其相变非常重要。正如 Lee 和 Yang 所展示的,将配分函数解析地延续到复平面使我们能够获得其零点,从而获得整个函数。此外,这些零点的缩放和性质可以阐明相变。在这里,我们展示了如何以可扩展的方式在嘈杂的中型离子阱量子计算机上找到配分函数零点,使用 XXZ 自旋链模型作为原型,并观察它们从类 XY 行为到类 Ising 行为的转变,这是各向异性的函数。虽然量子计算机还不能扩展到热力学极限,但我们的工作为随着硬件的改进而实现这一目标提供了一条途径,使未来能够计算超越经典计算极限的系统的临界现象。
本书广泛回顾了许多技术及其在凝聚态系统中的应用,首先回顾了热力学和统计力学,然后介绍实时和虚时路径积分以及欧几里得量子力学和统计力学之间的联系。本书还详细研究了 Ising、规范-Ising 和 XY 模型。本书开发了重正化群并将其应用于临界现象、费米液体理论和场论的重正化。接下来,本书探讨了玻色子化及其在一维费米子系统中的应用以及均质和随机键 Ising 模型的关联函数。最后介绍了 Bohm-Pines 和 Chern-Simons 理论在量子霍尔效应中的应用。本书向读者介绍了各种技术,为理论、统计和凝聚态物理学的研究生和研究人员开辟了凝聚态理论的广阔领域。
幂律缩放是临界现象中的一个核心概念,在深度学习中很有用,其中手写数字示例的优化测试误差随着数据库大小的增加以幂律形式收敛到零。对于一个训练周期的快速决策,每个示例只向训练好的网络呈现一次,幂律指数随着隐藏层的数量而增加。对于最大的数据集,获得的测试误差估计接近大周期数的最新算法。幂律缩放有助于解决当前人工智能应用中的关键挑战,并有助于先验数据集大小估计以实现所需的测试精度。它为衡量训练复杂性和机器学习任务和算法的定量层次建立了基准。
经典和量子相变中出现的临界现象因其实验相关性和理论意义而备受关注[2,3]。许多临界现象被认为可以用共形场论(CFT)来描述,这些场论具有强相互作用,对二维(即 1 + 1D)以上更高时空维度的研究提出了挑战。最近,一种称为模糊(非交换)球面正则化 [1] 的方法被发明来研究由圆柱几何上的 3D CFT 控制的 3D(即 2 + 1D)临界现象,表示为 S 2 × R 。与传统的格点正则化相比,模糊球面正则化在三维 CFT 的研究中具有许多优势,这主要归功于它在 S 2 × R 中利用了径向量化[ 4 , 5 ]以及精确保存了球面 SO ( 3 ) 对称性[ 6 , 7 ],这一点最近已被令人信服地证明[ 1 , 8 – 11 ]。首先,模糊球面可以直接获取有关临界状态下出现的共形对称性的信息[ 1 , 10 ]。其次,它可以直接提取 CFT 的各种数据,包括共形主算子的众多缩放维度[ 1 , 10 ]、算子积展开系数[ 8 ]和四点相关器[ 9 ]。例如,可以直接从系统的激发能量计算缩放维度,并且可以使用共形扰动进一步提高其精度[12]。第三,模糊球方案适用于各种三维CFT,包括Ising[1]、O(N)Wilson-Fisher、SO(5)非禁闭相变[10]、临界规范理论[10]和缺陷CFT[11]。最后,当哈密顿量经过合理微调时,模糊球正则化表现出令人难以置信的小有限尺寸效应。模糊球正则化的这些优势为探索高效率、高精度和全面的三维CFT提供了激动人心的机会。模糊球正则化考虑了一个微观量子哈密顿量,在连续球面空间中对具有多种口味的费米子进行建模,并将费米子投影到最低球面朗道能级 [ 1 , 6 , 13 ] 。与规则晶格模型相比,模糊球模型在紫外极限下严格保持了连续旋转对称性。得益于通过微调实现的极小的有限尺寸效应,精确对角化 (ED) 和密度矩阵重正则化群 (DMRG) 方法等数值算法在研究 3D Ising CFT 和 SO ( 5 ) 解禁相变的模糊球模型时非常有效。然而,这两种算法的计算成本最终会随着系统尺寸呈指数增长。更重要的是,对于涉及大量费米子口味的情况,ED 和 DMRG 的计算成本很快就会超过实际的资源和时间限制。在这些情况下,使用随时间多项式缩放的方法(例如量子蒙特卡罗 (QMC))来研究模糊球面上的模型将会很有帮助。本文旨在利用 3D Ising CFT 作为示例,展示 QMC 方法在研究模糊球面上的 3D CFT 中的应用。在参考文献 [ 13 , 14 ] 中可以找到有关模糊环面模型的类似讨论。与参考文献 [ 1 ] 中介绍的模糊球面 Ising 模型相比,我们在费米子中引入了一个额外的味道指数,这会导致 QMC 模拟没有符号问题。作为基准,我们提供了数值
沙欣·鲁哈尼个人简介 1957 年 4 月 28 日出生于伊朗德黑兰。已婚,有两个孩子。学校:德黑兰的 Khawrazmi 高中。1974 年至 1977 年在英国坎特伯雷肯特大学就读本科,以一等荣誉毕业。1977 年至 1980 年在英国伦敦帝国理工学院攻读研究生。数学物理学 DIC。理论物理学博士。博士后经历 1980 年至 1982 年爱尔兰都柏林高等研究院英国杜伦大学。1982 年至 1984 年英国伦敦大学学院。1984 年至 1990 年 1990 年至今在伊朗德黑兰沙里夫理工大学工作。现任(隶属于沙里夫大学)伊朗德黑兰微电子研究中心主任。 2015 年至今 荣誉奖 大学学院研究员、ICTP 高级研究员、Khawrazmi 国际奖 研究兴趣 临界现象 - 共形场论 - 进化理论 - 复杂系统 在国际期刊上发表 125 篇文章。其他文章未引用。有关出版物的完整列表,请参阅 S.Rouhani 的 Google 学术论文和引文
量子相变中的多体物理学表明,在低温极限下,量子涨落和热涨落之间存在微妙的相互作用。在这篇综述中,我们首先从教学角度介绍这种背景下系统的平衡行为,其缩放框架主要是通过利用量子到经典映射和连续相变临界现象的重正化群理论来开发的。然后,我们专门讨论涉及非平衡量子动力学的协议,例如瞬时淬灭和量子跃迁的缓慢通道。这些主要是在动态缩放框架内讨论的,该框架是通过适当扩展平衡缩放定律获得的。我们还回顾了一阶量子跃迁的现象,其特殊的缩放行为的特点是对边界条件极其敏感,从而导致同一块体系统的指数或幂律。在最后一部分中,我们通过对量子跃迁的动态缩放进行适当的概括,介绍了与环境耗散相互作用的影响相关的方面。介绍仅限于与封闭多体系统产生的量子跃迁有关并受其控制的问题,将耗散视为临界状态的扰动,就像零温度量子跃迁的温度一样。我们重点关注导致临界模式与各种耗散机制之间非平凡相互作用的物理条件,通常在所涉及的机制仅激发量子跃迁的低能模式时实现。
Carlo di Castro博士在数学物理学(伯明翰,1964年)中,是名誉教授(Sapienza Roma)和Accademia Nazionale Dei Lincei的成员。 他获得了教育和文化服务的总统金牌(2003年),他获得了洪堡研究奖,以表彰他在研究与教学方面的成就(2004年)和意大利物理社会的优异成员(2015年)。 CDC曾担任IUPAP凝聚态物理委员会(1993-1999)的成员,并主持了几次有关统计力学,多体和凝结物理物理学的国际会议,并多次担任该计划和咨询委员会的成员,多次编辑了几项程序。 他曾在几所研究生和国际学校讲授,在国际上进行了120多次邀请的演讲,并由他合着了160多个科学出版物。 他的主要研究兴趣是对凝结物质和许多身体系统的集体特性的理解,其行为不能用单个粒子方案来解释,其低能量性能与非交互系统的低能性能在质量上不同。 他的主要成就仅在以下显示。 在1969年,与G. jona-lasinio的CDC率先提出了重新归一化的临界现象方法。 他们的第一本出版物出现在K. G. Wilson的著名论文之前将近两年,他也是第一批(1972年)提供了著名的Wilson-Fisher E-Expansion的现场理论RG表述。 CDC将RG方法扩展到量子玻璃和费米液体。Carlo di Castro博士在数学物理学(伯明翰,1964年)中,是名誉教授(Sapienza Roma)和Accademia Nazionale Dei Lincei的成员。他获得了教育和文化服务的总统金牌(2003年),他获得了洪堡研究奖,以表彰他在研究与教学方面的成就(2004年)和意大利物理社会的优异成员(2015年)。CDC曾担任IUPAP凝聚态物理委员会(1993-1999)的成员,并主持了几次有关统计力学,多体和凝结物理物理学的国际会议,并多次担任该计划和咨询委员会的成员,多次编辑了几项程序。他曾在几所研究生和国际学校讲授,在国际上进行了120多次邀请的演讲,并由他合着了160多个科学出版物。他的主要研究兴趣是对凝结物质和许多身体系统的集体特性的理解,其行为不能用单个粒子方案来解释,其低能量性能与非交互系统的低能性能在质量上不同。他的主要成就仅在以下显示。在1969年,与G. jona-lasinio的CDC率先提出了重新归一化的临界现象方法。他们的第一本出版物出现在K. G. Wilson的著名论文之前将近两年,他也是第一批(1972年)提供了著名的Wilson-Fisher E-Expansion的现场理论RG表述。CDC将RG方法扩展到量子玻璃和费米液体。在第一种情况下,他解决了与超氟氦的准粒子光谱相关的红外3D奇点问题。在费米的情况下,他研究了1d luttinger液体之间的交叉,以
128-132;D. Gordon,“锡耶纳的 verre eglomisé 及其背景”,伯灵顿杂志,第 123 卷,第 936 期(1981 年),各处均有展示;HA Klein,“神圣的礼物和世俗的宝藏:克利夫兰艺术博物馆藏中世纪杰作”,克利夫兰,2007 年,第 264-265 页,第 99 号;V. Brilliant,M. Bagnoli(编),“天上的宝藏:中世纪欧洲的圣人、遗物和虔诚”,展览目录,大英博物馆,伦敦,2011 年,第 202-3 页,第 117 号。 AM Migdal,《Regina Cœli:玛丽亚图像与遗物崇拜:中世纪东方与西方之间》,蒂伦豪特,2017 年,各处;N. Zchomelidse,《临界现象:用遗物和文字构建中世纪崇拜图像》,Viator,第 47 卷,第 3 期(2016 年),第 264 和 289 页;NE Silver 和 A. Beller(编)《Fra Angelico:人间天堂》,伊莎贝拉·斯图尔特·加德纳博物馆展览图录,伦敦,2018 年,第 43 和 44 页;菲茨威廉博物馆(2020 年),玻璃下绘画网页;B. Williamson,《意大利遗物三联画中的物质和物质性》,Gesta,第 57 卷,第 3 期1(2018),各处;B. Williamson,十四世纪意大利的圣物龛:图像、遗物和物质文化,Woodbridge 2020,各处。
当前的研究与开发:通过适当调整竞争相的体积分数,我们实现了创纪录的巨大磁阻值(在 90 kOe 外部磁场中约为 10 15 %)。之前世界上任何地方已知的 MR% 约为 10 7 %),以及半掺杂 Sm 0.5 Ca 0.25 Sr 0.25 MnO 3 锰氧化物化合物中的超尖锐亚磁转变 [NPG Asia Materials (IF: 10.76), 10 (2018) 923]。我们仅通过调整 PLD 制备的氧化物外延 Sm 0.5 Ca 0.25 Sr 0.25 MnO 3 薄膜中的应变(应变工程)就增强了磁阻 [J. Magn. Magn. Mater. 503 (2020) 166627]。开发了采用PLD在商用热氧化Si衬底上生长优质半金属La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 超薄膜的“两步”技术,并观察到跨晶界的自旋极化传输 [J. Magn. Magn. Mater. 527 (2021) 167771]。制备了(Sm 1-y Gd y ) 0.55 Sr 0.45 MnO 3 (y = 0.5 和 0.7)化合物,并表明晶界处的自旋极化隧穿(SPT)传输机制对化合物低场磁阻的增强起着至关重要的作用 [J.Phys: Condens. Matter 33 (2021) 305601]。报道了纳米晶 (La 0.4 Y 0.6 ) 0.7 Ca 0.3 MnO 3 化合物中由粒径驱动的非格里菲斯相向格里菲斯相的改性以及磁阻的大幅增强 [J. Alloys & Compound 745 (2018) 753]。制备了铁磁性 (La 0.67 Sr 0.33 MnO 3 ) - 电荷有序 (Pr 0.67 Ca 0.33 MnO 3 )、核壳纳米结构,并在更宽的温度范围内观察到了较大的磁热熵变值 (-∆SM ) [J. Magn. Magn. Mater. 436 (2017) 97]。在室温附近观察到了 La 0.83 Sr 0.17 MnO 3 化合物中显著较大的磁热效应,可视为磁制冷材料 [Physica B 545 (2018) 438]。我们在制备的 BiGdO 3 化合物中展示了低温下的巨磁热效应(∆SM = 25 J kg -1 K -1 & ∆T= 14.8K),并解释了其由于短程磁关联的存在而产生的成因 [J. Alloys and Compounds 846 (2020), 156221]。我们利用磁热效应构建了所制备的单晶 Sm 0.50 Ca 0.25 Sr 0.25 MnO 3 化合物的复磁相图 [J. Magn. Magn. Mater. 497 (2020) 166066]。对采用移动溶剂浮区炉制备的单晶 Sm 0.5 Ca 0.25 Sr 0.25 MnO 3 化合物的磁相变进行了实空间成像,并观察到了亚微米长度尺度上的 AFM-FM 相的存在 [J.Phys: Condens. Matter 33(2021) 235402]。我们已经证明了核心和表面自旋之间的短程磁相互作用在纳米晶掺杂锰氧化物中的交换偏置和记忆效应中的主导作用 [J. Alloys and Compounds 870 (2021), 159465]。与通常使用的磁化数据相反,利用反常霍尔效应研究了 skyrmion 载体材料 Co 3.6 Fe 4.4 Zn 8 Mn 4 的临界行为和相图。这为使用反常霍尔效应研究 skyrmion 载体和其他薄膜多层、介观器件等中的临界现象开辟了新方向。这对 skyrmion 载体材料的开发和未来 skyrmionic 存储器件的开发大有裨益 [J. of Alloys and Compounds 960 (2023) 170274]。
可编程量子仿真的新生平台可在近似隔离的系统中前所未有的访问对远程平衡量子多体动力学的新制度的访问。在这里,实现对量子多体纠缠的精确控制是量子传感和计算的重要任务。广泛的理论工作表明,这些能力可以实现具有拓扑的方法和临界现象,这些阶段和关键现象表现出了拓扑合理的方法,可以创建,保护和操纵量子纠缠,从而对大量的错误进行自我纠正。迄今为止,实验实现已局限于经典(非输入)对称性的OR- 1-5。在这项工作中,我们证明了一个新兴的动态对称性受保护的拓扑阶段(EDSPT)6,在Quastinuum系统模型H1诱捕的ION量子处理器7中的十171 Yb +超固量量子的准驱动阵列中。此阶段表现出动态保护的边缘量子位,免受控制误差,串扰和流浪场。至关重要的是,这种边缘保护纯粹依赖于紧急的动力对称性,这些动力对称性绝对稳定在通用相干扰动中。此属性对于准二驱动的系统很特别:正如我们所证明的那样,定期驱动的Qubit-Array的类似边状态容易受到对称性破坏错误的影响,并迅速解压缩。我们的工作为实施更复杂的动力学拓扑订单8,9铺平了道路,这将使量子信息的错误操纵。mbl可以保护“热”,密集且驱动强的物质中的长寿命量子相干动力学。提供理解和分类新型的普遍动力学现象(稳定阶段和关键现象的动态类似物)可能会在孤立的量子多体系统中引起的基本科学挑战。早期研究已经对热化和混乱10的量子机械基础产生了深入的见解,并且已经证明了如何通过多体定位(MBL)通过人工随机性和混乱来预防热化。它可以启用具有固有动力学量子相的新类别,其特性在静态热平衡中从根本上被禁止,例如动态对称性破坏和拓扑8。从实际的角度来看,通用和量子相干的动力学行为诱人地提供了错误的弹性方法来创建,保护和操纵量子多体纠缠 - Quantum Compuce的驱动力。要执行量子计算,人们面临着隔离Qubits以保持其连贯性的愿望与强烈相互作用量子的愿望之间的权衡,以执行计算。即使是从环境反向分解的完美隔离中,由于流浪场,栅极错误校准,跨言论等,强烈的Qubit间耦合不可避免地会导致残留,连贯的误差,从而破坏了计算。也许在违反直觉上,相干错误可能比不连贯的错误更具破坏性。尤其是,与不连贯的误差相比,相干误差的n门引起的不忠性可以随着〜n 2ϵ2的形式增长。尽管对算法性能产生了巨大的有害影响,但连贯的错误仍在挑战。标准的随机台上标记过程,例如,将相干和不相干的误差组合到单个有效的每门误差中,这可以显着高估与计算相关的结构性电路的准确性。采用动态脱钩脉冲序列(DDS)是一种时间悠久的方法,可以减轻与不受控制的静态流浪场相关的某些类型的相干误差。然而,对于使用全局单旋旋链控制的传统自旋回波协议,脱钩脉冲中大小的略微缺陷会累积并破坏时间〜1 /ϵ的分离。相比之下,在理论上,动态阶段8的最新工作已经预测,多自旋相互作用的局部控制可以实现自然校正的DDS,这些DDS固有地对抗大型相干错误。这些方案的鲁棒性来自动力学的巨大量化拓扑不变。