量子模拟的复杂性并非仅仅源于纠缠。量子态复杂性的关键方面与非稳定器或魔法有关 [1]。Gottesman-Knill 定理 [2] 表明,即使是一些高度纠缠的状态也可以被有效地模拟。因此,魔法是一种资源,代表准备量子态所需的非 Clifford 操作(例如 T 门)的数量。我们使用稳定器 R´enyi 熵 [3] 证明,与具有零动量的状态相比,具有非零晶格动量的退化量子多体基态允许魔法的增量 [4]。我们通过分析量化了这一增量,并展示了有限动量不仅增加了长程纠缠 [5],还导致魔法的变化。此外,我们还提供了 W 状态及其广义(量子信息界经常讨论)与受挫自旋链基态之间的联系。
研究中的企业主将这种增长受挫归咎于他们必须承担的保护企业的成本。这些成本包括摄像系统、有机玻璃、防弹窗、运动传感器灯、门上的栏杆、安保人员和其他安全策略。企业主和居民对枪支暴力增加的反应导致行为变化,从而降低了销售额,这也带来了成本。这些成本包括企业在白天提早关门、居民避免在夜间购物、居民搬迁以及人们避免搬到枪支暴力高发的社区。虽然城市研究所的研究专门针对被认为是“高犯罪率”的地区,但暴力事件的增加也影响到犯罪率低的地区,因为对受害的恐惧会损害企业的增长和发展。
量子自旋液体是具有拓扑序的奇异物质相,过去几十年来一直是物理学研究的重点。此类相具有长距离量子纠缠,可以利用其实现稳健的量子计算。我们使用 219 个原子可编程量子模拟器来探测量子自旋液体状态。在我们的方法中,原子阵列被放置在 kagome 晶格的链接上,在 Rydberg 阻塞下的演化产生了没有局部有序的受挫量子态。使用提供拓扑序和量子关联的直接特征的拓扑弦算子,检测到了典型 toric 代码类型的量子自旋液体相的开始。我们的观察使得拓扑物质的受控实验探索和受保护的量子信息处理成为可能。M
路径同一性是众多新型量子信息应用的基础,近年来引起了人们的广泛兴趣。在这里,我们通过实验演示了四光子态的两个不同来源的量子相干叠加,其中多光子受挫干涉由于路径同一性的量子不可区分性而出现。量子态是在一个集成硅光子芯片上的四个概率光子对源中创建的,其中两种组合可以创建光子四联体。分布的四个光子的相干消除和恢复完全由调谐相位控制。实验产生了两种可能创建光子四联体的方式的特殊量子干涉,而不是光子不同固有性质的干涉。除了许多已知的潜在应用之外,这种多光子非线性干涉还为各种基础研究提供了可能性,例如具有多个空间分离位置的非局域性。
人们普遍认为,通过了解纠缠谱的统计特性可以预测一般电路中纠缠的动态。我们通过对具有相同统计量的状态应用由不同组局部门生成的类似 Metropolis 的纠缠冷却算法来测试这一假设。我们采用一个独特模型的基态,即具有横向场的一维伊辛链,但属于不同的宏观相,如顺磁相、磁序相和拓扑受挫相。令人吃惊的是,我们观察到纠缠动力学不仅强烈依赖于不同的门组,还强烈依赖于相位,这表明不同相可以拥有不同类型的纠缠(我们将其描述为纯局部、类 GHZ 和类 W 态),对冷却过程的恢复程度也不同。此外,在某些情况下,我们观察到算法会产生扰乱效应,该算法会在不遵循纠缠熵体积定律的状态下产生 Wigner-Dyson 纠缠谱统计。我们的工作强调了这样一个事实:仅凭纠缠谱的知识不足以确定其动态,从而证明了其作为表征工具的不完整性。此外,它还显示了局部性和非局部约束之间的微妙相互作用。
项目背景和描述 细胞需要细胞内的酸性隔间来进行消化、分泌和突触传递。V-ATPase 质子泵是酸化所必需的,但如果隔间受损,质子泄漏会导致无法产生 pH 梯度。我们实验室的最新进展已经阐明了一条关键途径,通过该途径,受挫的 V-ATPase 可以通过直接募集自噬(自食)机制来发出存在受干扰隔间的信号(Timimi 等人,2024 年 Molecular Cell 即将出版)。如果无法维持 pH 梯度,V-ATPase 的 V1H 亚基将可用于 ATG16L1 结合。这会导致 ATG8 与单膜结合 (CASM)。与典型的自噬(其中会发生溶酶体降解)相反,有人提出非降解结果是可能的,例如通过分泌形式排出有缺陷的隔间。重要的是,这一过程被 SARS-CoV-2 和流感等病毒利用,同时也被沙门氏菌等细菌病原体阻断,这强烈暗示了其在对抗病原体的免疫中的重要性。CASM 还会激活 LRRK2,这与帕金森病和多种炎症性疾病(如炎症性肠病)有关。这很有启发性,因为 ATG16L1 的多态性与一种炎症性肠病密切相关。
6 量子算法 1 6.1 一些量子算法 1 6.2 周期性 7 6.2.1 寻找周期 8 6.2.2 从 FFT 到 QFT 10 6.3 因式分解 12 6.3.1 因式分解作为周期寻找 12 6.3.2 RSA 16 6.4 相位估计 18 6.5 隐藏子群问题 21 6.5.1 离散对数问题 23 6.5.2 Di?e-Hellman 密钥交换 23 6.5.3 寻找阿贝尔隐藏子群 24 6.6 量子搜索 28 6.6.1 广义搜索 31 6.7 Grover 算法是最优的 32 6.8 使用量子计算机模拟量子物理 35 6.8.1 模拟局部汉密尔顿量的时间演化 35 6.8.2 估计能量特征值和能量特征态的准备 39 6.9 轻度纠缠量子计算的经典模拟 42 6.10 局部哈密顿问题的 QMA 完备性 46 6.10.1 3-SAT 是 NP 完全的 47 6.10.2 受挫自旋玻璃 49 6.10.3 量子 k 局部哈密顿问题 50 6.10.4 构造和分析哈密顿量 51
两端施加相反自旋极化的有限长度铁磁链是最简单的受挫自旋模型之一。在干净的经典极限中,由于边界条件而插入的畴壁以相等的概率存在于任何一个键上,并且简并度恰好等于键数。如果通过横向场引入量子力学,畴壁将表现为盒子中的粒子,并且更倾向于靠近链的中间而不是两端。因此,真实量子退火器的一个简单特征是这些极限中的哪一个在实践中实现。在这里,我们使用具有反平行边界自旋的铁磁链来测试真实通量量子比特量子退火器,并发现与两个预期相反,由于存在有效随机纵向场,发现的畴壁分布不均匀,尽管在量子比特之间的耦合名义上为零时进行了调整以将这些场归零。我们对畴壁分布函数的形式进行了简单的推导,并展示了我们发现的效应如何用于确定表征退火器的有效随机场(噪声)的强度。以这种方式测量的噪声小于单量子比特调谐过程中看到的噪声,但仍然会定性地影响退火器执行的模拟结果。
大量研究表明,参数化人工神经网络 (ANN) 可以有效描述众多有趣的量子多体汉密尔顿量的基态。然而,用于更新或训练 ANN 参数的标准变分算法可能会陷入局部极小值,尤其是对于受挫系统,即使表示足够具有表现力。我们提出了一种并行调节方法,有助于摆脱这种局部极小值。这种方法涉及独立训练多个 ANN,每个模拟由具有不同“驱动器”强度的汉密尔顿量控制,类似于量子并行调节,并且它将更新步骤纳入训练中,允许交换相邻的 ANN 配置。我们研究了两类汉密尔顿量的实例,以证明我们使用受限玻尔兹曼机作为参数化 ANN 的方法的实用性。第一个实例基于置换不变汉密尔顿量,其地形阻碍了标准训练算法,使其逐渐陷入假局部最小值。第二个实例是四个氢原子排列成一个矩形,这是使用高斯基函数离散化的第二个量化电子结构哈密顿量的一个实例。我们在最小基组上研究了这个问题,尽管问题规模很小,但它表现出了假最小值,可以捕获标准变分算法。我们表明,通过量子并行回火来增强训练对于找到这些问题实例基态的良好近似值非常有用。
在欧盟,3 月份 ESI 指数小幅下降,原因是工业、零售贸易和建筑业信心略有下降。服务业和消费者信心指数基本保持不变。在欧盟最大的几个经济体中,意大利(+2.0)、荷兰(+0.9)和法国(+0.7)的 ESI 指数有所上升,而波兰(+0.3)、西班牙(+0.1)和德国(-0.1)的 ESI 指数基本保持不变。3 月份工业信心再次失去动力(-0.7),原因是管理者的生产预期进一步受挫,对当前整体订单水平的评估略有恶化,而对成品库存的评估基本保持稳定。在未纳入信心指标的问题中,管理者对过去产量的评估也有所下降,而对出口订单的评估则小幅上升。服务业信心保持不变(±0.0),因为管理者对过去业务状况和过去需求的恶化看法被更光明的需求预期所抵消。经过五个月的改善后,消费者信心复苏陷入停滞(-0.1)。消费者对本国总体经济形势的乐观程度有所下降,但大宗采购意愿有所改善。消费者对家庭过去财务状况和未来财务状况的看法基本保持稳定。零售贸易信心回落(-0.6),原因是对库存量评估进一步上升。零售商对其过去和预期业务状况的评估基本保持稳定。