我们想要强调的是,只有当压缩和膨胀冲程以绝热方式进行时,才能获得上述循环在功输出和效率方面的最高性能,正如所述。然而,只有当 λ t 变化非常缓慢时才能满足这一条件,而这反过来会导致发动机的功率输出因循环时间过长而消失。本文的一个主要目标是通过引入 STA 方案来提出一种克服这一困难的方法,以便人们可以在有限的时间内模拟工质的绝热动力学,从而产生有限的功率。此外,我们还将考虑在系统上不施加任何控制的有限时间驱动,这将导致能级之间的非绝热激发,从而导致工质功输出的不可逆损失。
半导体量子点自旋量子比特是一种很有前途的量子计算平台,因为它们可扩展并拥有较长的相干时间。然而,为了充分发挥这一潜力,量子纠错和高效算法需要高保真度的信息传输机制。在这里,我们展示了半导体量子点电子自旋链中绝热量子态转移的证据。通过绝热修改交换耦合,我们在不到 127 纳秒的时间内实现了远距离电子之间的单自旋态和双自旋态转移。我们还表明,这种方法可以级联用于长自旋链中的自旋态转移。基于模拟,我们估计,对于本文研究的实验参数,正确转移单自旋本征态和双自旋单重态的概率可以超过 0.95。未来,将需要状态和过程层析成像来验证保真度超过经典界限的任意单量子比特态的转移。绝热量子态转移对噪声和脉冲定时误差具有鲁棒性。该方法对于基于门的量子计算的大型自旋量子比特阵列中的初始化、状态分布和读出非常有用。它还为半导体量子点自旋量子比特中的通用绝热量子计算开辟了可能性。
我们研究了外部磁场下双自旋模型中的热超密集编码。详细介绍了它对磁场、自旋压缩强度和温度的依赖性。我们现在的主要目标是研究如何在磁场、自旋压缩强度和温度存在的情况下提高热超密集编码容量。结果表明,通过设置输入量子关联的值,密集编码趋于有效值。我们进行这项研究的最重要动机是检查超量子不和谐 (SQD) 的热性质与密集编码之间的关系。结果表明,我们通道上 SQD 的热性质使我们能够确定系统何时以及在什么条件下适合有效的密集编码。我们的建议可能导致该方案对量子信息处理有效。
本实验将让您在双自旋系统上执行一系列简单的量子计算,演示一和两个量子位量子逻辑门,以及实现 Deutsch-Jozsa 量子算法的电路。您将使用 NMR 技术来操纵氯仿分子中质子和碳核的状态,测量整体核磁化。您应该熟悉 Matlab 才能成功完成此实验!此外,您应该已经完成初级实验室实验 12:脉冲 NMR,并了解 NMR 的基本物理原理。您将测量描述氯仿质子和碳核自旋之间电子介导相互作用的耦合常数;受控非门的经典输入输出真值表;Deutsch-Jozsa 量子算法的数值输出;以及可选的 Grover 量子搜索算法的输出和振荡行为。
在量子物理学中,拓扑相可以从自旋为 1/2 的布洛赫球面设计出来,该球面由于径向磁场而呈现出刺猬结构。我们详细阐述了在双自旋模型中,一极处纠缠波函数的形成与一对有趣的半拓扑数之间的关系。与超导体中的库珀对类似,一极处的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森对或贝尔态产生半通量量子,这里指的是表面上贝里曲率的一半通量。这些 1/2 数字还指每个球面极点处存在自由马约拉纳费米子。当从北向南行驶时,以及从极点的圆极化场行驶时,可以测量拓扑响应,揭示受保护横向电流的量化或半量化性质。我们展示了纠缠波函数在能带结构中的应用,在动量空间中引入了一个局部标记,以表征双层几何中二维半金属的拓扑响应。
过去几年中,量子信息论的最新发展强烈推动了复杂量子现象的表征。在这样的框架中,一个关键概念就是纠缠。纠缠除了被认为是量子计算和通信任务的基本资源 [1] 之外,还被用来更好地表征不同多体量子系统在相关哈密顿量的某些特征参数发生变化时的临界行为;后一种现象被称为量子相变 (QPT) [2]。事实上,人们还没有完全深入理解 QPT 的普遍性质。在这种情况下使用纠缠的特殊之处在于,作为量子关联的单一直接测度,它应该允许对 QPT 进行统一处理;至少,每当发生的 QPT 归因于系统的量子性质时,这总是在 T 0 时,因为不存在热涨落。 [3] 中首次描述了自旋 1=2 链中单自旋或双自旋纠缠与 QPT 之间的关系,其中注意到并发度的导数在 QPT 的对应性上表现出发散,并具有适当的标度指数。随后在 [4] 中研究了 L 自旋块的纠缠及其在表现出临界行为的自旋模型中的标度行为。最近在 [5] 中解决了通过纠缠来表征费米子系统基态相图的问题,其中展示了如何通过研究单点纠缠来重现已知(数值)相图的相关特征。虽然这是一个有希望的起点,但仍需澄清哪些量子关联导致了 QPT 的发生:是两点还是共享点(多部分),是短程还是长程。事实上,要回答上述问题,需要对任何两个子系统之间的纠缠进行详尽的研究。如果子系统只有 2 个自由度,则共生性可以正确量化量子关联 [6]。一个概括