利用光操控中性原子是过去 30 年量子物理领域无数科学发现的核心。在光阱阵列中,在单粒子层面实现的控制水平已经保留了量子物质的基本特性(相干性、纠缠和叠加),这使得这些技术成为实现颠覆性计算范式的首选。在本文中,我们回顾了这些设备从原子 / 量子比特到应用接口的主要特征,并提出了在我们所处的嘈杂中尺度量子 [ 1 ] 时代已经可以以计算高效的方式解决的各种任务的分类。我们说明了如何在数字层面(编程基于门的电路)或模拟层面(编程哈密顿序列)探索从优化挑战到量子系统模拟等各种应用。我们提供了 100-1,000 量子位范围内中性原子量子处理器的内在可扩展性的证据,并介绍了通用容错量子计算和超越量子计算的应用的前景。
石墨烯,排列在平坦的蜂窝晶状体中的碳原子具有许多有趣的电子特性[1,9]。在实现实验室中大型石墨烯晶体的实现后[10]的兴趣,理论和实验性是强烈的。主要特征之一是物理学家所说的电子在石墨烯中的“相对论行为”,石墨烯中的电子可以看作是生活在2 d空间中的无质量费米子,其动力学由weyl hamiltonian产生,即零毛汉氏菌,零含量为零。我们在这里提出了石墨烯的标准分析,该标准分析显示了Weyl纤维,这是对石墨烯的离散处理,可追溯到[13](即使不是更早)。我们已经有一段时间对经受垂直均匀磁场的石墨烯片的电子特性感兴趣。我们通过将哈密顿的积分内核乘以单型相因子来对这种情况进行建模,该技术被称为“ PEIERLS替代” [6,7,11]。
我们证明了非型型超级级别相变的出现和在腔量子量子电动力学系统中的新型多政治性,其中两级原子与两个窃窃私语模式微地位的两种反向传播模式相互作用。腔体以一定角度的速度旋转,并通过单向参数抽水χ22非线性挤压。腔旋转和方向挤压的组合导致非reciprocal的一阶和二阶超级相变。这些过渡不需要Ultrastrong Atom-Field耦合,并且可以通过外部泵场轻松控制。通过对哈密顿系统系统的完整量子描述,我们在相图中确定了两种类型的多个智力点,这两种点都表现出可控的非交流点。这些结果为在光结构系统中对超级级过渡和多政治行为的全面操纵打开了新的门,并在工程各种集成的非认定量子设备方面进行了潜在应用。
我们考虑单个计算的最低热力学成本,其中单个输入X映射到单个输出y。在先前的工作中,Zurek提出了这一成本由k(x | y)给定的x的条件kolmogorov复杂性(最多取决于x或y)。但是,该结果源自非正式参数,仅应用于确定性计算,并且对协议选择(通过加法常数)有任意依赖性。在这里,我们使用随机热力学来从严格的哈密顿公式中得出Zurek的广义版本。我们的边界适用于所有量子和经典过程,无论是嘈杂还是确定性,它明确捕获了对协议的依赖性。我们表明,k(x | y)是将x映射到y的最低成本,必须使用热,噪声和协议复杂性来支付,这意味着这三个资源之间的权衡。我们的结果是一种“算法波动定理”,对第二定律与物理教会培养论文之间的关系有影响。
我们计算了 K 及其涨落 ⟨ K 2 ⟩ 的期望值;两者都遵循与黑洞力学的贝肯斯坦-霍金面积定律相同的面积定律: ⟨ K ⟩ = ⟨ K 2 ⟩ = A 4 GN ,其中 A 是(极值)纠缠表面的面积。研究还表明,K 在 AdS 中受引力影响,因此会产生度量涨落。这些理论结果很有趣,但尚不清楚如何将这种关于全息量子引力的想法精确扩展到普通平坦空间。我们采取的方法是考虑度量涨落的实验特征是否可以决定平坦空间中量子引力真空的性质。特别是,我们提出了一个由 AdS/CFT 计算激发的理论模型,该模型重现了模哈密顿涨落的最重要特征;该模型由高占据数玻色子自由度组成。我们表明,如果该理论通过普通的引力耦合与干涉仪中的镜子耦合,且其应变灵敏度与引力波的灵敏度相似,则可以观察到真空涨落。
模型的哈密顿型与现场障碍,由于所有电子状态均已定位,因此不会发生扩散。十年后,莫特介绍了通用随机汉顿人的移动性边缘的概念:根据定义,移动性边缘将延伸状态与局部化状态分开。[2]在这种更一般的情况下,当费米水平E F位于局部状态的区域时,零温度发生在零温度下。随后,安德森和同事提出了定位的缩放理论,[3]据此,所有电子状态都位于1D和2D无序系统中,只要电子相关性和自旋 - 轨道 - 轨道耦合较弱,就可以看不见随机性的强度。相比之下,3D系统可以在变化障碍或整个迁移率边缘调整EF后经历金属 - 绝缘体过渡(MIT)[2]。疾病诱导的电子定位,例如磷掺杂的硅(SI:P)和铝掺杂的砷化铝(Al X GA 1-X AS)。
异质自动化导向车辆路线问题的启发式启发式问题解决了异质自动导向车辆(AGV)路由问题,该问题将给定的工作分配给其中一个AGV,并为每个AGV找到一条路线,同时最大程度地减少了旅行成本的总和。多个终端的近似算法,当成本满足三角形不平等时,汉密尔顿路径问题针对多个仓库,多个终端,哈密顿路径问题提出了一种新的2-氧化算法。使用编码的红外光在移动机器人本地化中,使用编码红外光作为人造地标的移动机器人本地化。两个仓库异质无人车路计划的启发式方法计划最小化最大旅行成本为多重仓库异质旅行推销员问题提供了与工作完成时间高度相关的多种仓库的解决方案,并且对无人驾驶汽车有许多申请。
我们研究了一个 Rabi 型哈密顿系统,其中量子比特和 ad 级量子系统 (qudit) 通过一个公共谐振器耦合。在弱耦合和强耦合极限下,通过适当的微扰方案分析光谱。分析表明,qudit 的多级存在有效地增强了量子比特 - qudit 相互作用。发现强耦合系统的基态属于 Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 类型。因此,尽管量子比特 - qudit 强耦合,但 GHZ 状态的特定三部分纠缠的性质抑制了二部分纠缠。我们分析了量子比特 - 谐振器和量子比特 - 谐振器耦合的猝灭和绝热切换下的系统动力学。在淬灭情况下,我们发现谐振器中非绝热光子的产生会随着量子比特中的能级数而增强。绝热控制代表了制备 GHZ 态的一种可能途径。我们的分析为未来研究量子比特-量子比特系统中的相干态转移提供了相关信息。
为了表征和基准测试计算硬件,软件和算法,必须直接拥有许多问题实例。对于量子组合而言,这同样是正确的,其中大量现实世界中的问题实例将允许进行基准研究,从而有助于改善算法和硬件设计。为此,在这里,我们介绍了大量基于Qubit的量子哈密顿量的数据集。数据集,称为Hamlib(用于哈密顿库),可以在线免费获得,并且包含2到1000 QUAT的问题大小。hamlib包括海森堡模型,费米 - 哈伯德模型,玻色 - 哈伯德模型,分子电子结构,分子振动结构,maxcut,max-k -sat,max-k-sat,max-k -cut,qmaxcut,qmaxcut和旅行销售人员问题。这一效率的目标是(a)通过消除需要准备问题实例并将其映射到Qubit表示的需求来节省时间的时间,(b)允许对新算法和硬件进行更彻底的测试,以及(c)允许整个研究中的可重复性和标准化。
由于Feynman [1]和Lloyd [2]的第一个开创性作品,量子计算被认为是探索与经典计算工具相关的强大相关多体系统的量子动力学的可能途径。哈密顿模拟算法的最新进展[3-6]允许对像计算不平衡外的dynamics [7]一样多样化的计算成本,独特的散射跨点[8,9]和基态能量估计[10]。大多数提出的算法仍然需要许多门太大,无法在NISQ设备上进行应用[11],并且需要更多的工作才能降低这些成本(例如,请参阅Eg。[9]最近分析了中微子核散射的要求)。在Somma [12]的最新工作中,我们在这项工作中提出了一种新的量子算法,具有几乎最佳的计算成本(就甲骨文调用而言),以研究光谱密度估计问题。尤其是给定栖息地操作员ˆ O,这项工作的目的是获得有效的算法,以近似频谱密度操作员ˆρ(ω)=δ(ω -− ˆ o),并使用DIRAC DIRAC DELTA函数。使用操作员的特征态ˆ o我们具有以下频谱表示