1简介2 2量子自旋系统4 2.1符号和基本特性。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 2.2当地哈密顿人的光谱差距。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 2.3圆环上的周期性边界条件。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 3 PEPS和家长汉密尔顿人13 3.1张量表示法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 3.2 PEPS。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 3.3家长哈密顿人。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 3.4父母哈密顿族人的光谱差距。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 3.4.1边界状态和近似分解。。。。。。。。。。。。。。。。。21 3.4.2局部非注入性PEP的近似分解。。。。。。。。。。。。22 3.4.3近似分解条件的仪表不变性。。。。。。。。。。24 4 PEPS的热场Double 26 4.1量子双模型的描述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。26 4.2 pepo基本张量。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 4.2.1星级操作员作为PEPO。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 4.2.2 Plaquette操作员作为Pepo。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 29 4.2.3 peps张量在边缘。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 3128 4.2.2 Plaquette操作员作为Pepo。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。29 4.2.3 peps张量在边缘。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31
参数相关的哈密顿矩阵的特征值在参数空间中形成能带结构。在这样的 N 带系统中,由贝里曲率和量子度量张量组成的量子几何张量 (QGT) 通常通过数值获得的能量特征态计算得出。这里,提出了一种基于特征投影器和(广义)布洛赫矢量的 QGT 替代方法。它比特征态方法提供更多的分析见解。具体而言,仅使用哈密顿矩阵和相应的能带能量,即可获得每个能带的完整 QGT,而无需计算特征态。最显著的是,众所周知的以哈密顿矢量表示的贝里曲率双带公式被推广到任意 N 。使用三带和四带多重费米子模型说明了该形式化,尽管具有相同的能带结构,但它们具有非常不同的几何和拓扑性质。从更广泛的角度来看,这项工作中采用的方法可以用于计算任何物理量或研究任何可观测量的量子动力学,而无需明确构建能量本征态。
基于梯度的优化方法的加速度是一个显着实用和理论上重要性的主题,尤其是在机器学习应用中。虽然已经有很多关注是在欧几里得空间内进行优化的,但在机器学习中优化概率度量的需求也激发了这种情况下加速梯度的探索。为此,我们引入了一种类似于欧几里得空间中基于动量的方法的哈密顿流量方法。我们证明,在连续的时间设置中,基于这种方法的算法可以达到任意高阶的收敛速率。我们用数值示例补充了发现。关键字:加速度方法,基于动量的方法,哈密顿流,瓦斯恒星梯度流,重球方法。
人们齐心协力,设计出实现此类非互易散射装置的方法,而无需使用磁性材料或磁场,而是使用外部驱动(即时间调制)。有几篇优秀的评论讨论了经典系统中的这些方法(例如见[1、2])。与此同时,人们对理解系统的独特性质的理论兴趣也日益浓厚,这些系统的内部动力学由有效非厄米哈密顿量所支配,这些哈密顿量编码了非互易相互作用。典型的例子包括非厄米晶格模型,其中存在不对称性,例如从左到右跳跃的振幅与从右到左跳跃的振幅[3]。这样的系统表现出许多不寻常的性质,例如非厄米趋肤效应,其中边界条件从周期性变为开放会完全改变哈密顿量的谱,并局部化所有特征向量[4-6]。它们还可以表现出独特的拓扑能带结构 [7,8],甚至可以产生新颖的相变物理 [9]。该领域的大多数工作都假设定向相互作用的存在作为建立模型的起点,而不必担心微观机制。在量子领域,这可能会有问题,因为它通常相当于对开放量子系统的不完整描述(其中包括广义阻尼效应,而不考虑随之而来的相应量子涨落)[10]。在这些笔记中,我们(希望)以完全符合量子力学的方式,通过外部驱动在微观上实现非互易相互作用的方法提供了教学介绍。使用一个极其简单的三点玻色子环模型,我们明确展示了非互易散射(隔离器或循环器所需要的)如何直接与环内的非互易传播相关联,如有效非厄米哈密顿量所述。我们以一种包含所有相关量子噪声效应的方式来做到这一点。这个简单的例子强调了一个普遍原则:实现非互易相互作用既需要打破时间反转对称性(因为存在非平凡的合成规范场),也需要耗散。然后,我们使用这个玩具模型来推导一个量子主方程,该方程编码环内的非互易隧穿。这明确展示了非互易性是如何通过平衡相干哈密顿相互作用与相应类型的耗散相互作用(由非局部耦合到系统自由度的耗散库介导)而出现的。通过这个例子,我们表明这个量子主方程的基本结构可用于使两个系统之间的任何起始哈密顿相互作用完全非互易。我们将其与级联量子系统理论(其中非互易相互作用通过耦合到外部单向波导然后积分出来产生)和测量加前馈协议的量子描述(由于信息的单向流动,它们本质上是非互易的)联系起来。因此,我们的工作为参考文献 [ 11 ] 和 [ 12 ] 中介绍的产生非互易量子相互作用的基本方法提供了教学介绍。它以多种方式补充了那里的分析(例如,通过讨论与非厄米汉密尔顿量的具体联系,并通过评论非厄米相互作用产生纠缠的能力)。
信息争夺是指迅速传播和编码局部量子信息在整个多体系统上的统一动力,并使该信息可从任何小子系统访问。虽然信息争夺是理解复杂的量子多体动力学的关键,并且在随机统一模型中得到了充分理解,但在哈密顿系统中几乎没有探索它。在这封信中,我们研究了各种与时间无关的哈密顿系统(包括混乱的旋转链和sachdev-ye-kitaev模型)中的信息恢复。我们表明,在某些但不是全部的混乱模型中,信息恢复是可能的,它根据能量谱或超时订购的相关器突出了信息恢复与量子混乱之间的差异。我们还表明,信息恢复探针是由于动态的信息理论特征的变化引起的。
噪声中间量子量子(NISQ)设备上的量子算法很快有能力模拟经典棘手的量子系统,并证明量子优势。但是,NISQ设备上存在的不可忽略的门误差阻碍了常规量子算法的实现。实用策略通常利用混合量子经典算法来证明NISQ时代量子计算的潜在有用的应用。在众多杂种量子古典算法中,最近的效果突出了基于量子计算的哈密顿时刻的量子算法的发展,⟨φ| ˆ H n |相对于量子状态| φ⟩。在本教程综述中,我们将简要审查这些量子算法,重点关注使用量子硬件计算哈密顿时刻的典型方式,并根据计算的量子计算的矩提高估计状态能量的准确性。此外,我们将介绍一个示例,以说明如何测量和计算四个位点海森贝格模型的哈密顿时刻,并计算使用Real IBM-Q Nisq硬件上假想时间演化的模型的能量和磁化。沿着这条线,我们将进一步讨论与这些算法相关的一些实际问题。我们将通过在不久的将来讨论在这个方向上的一些可能的发展和应用来结束本教程审查。
在1990年代,发现几种量子算法,例如Shor的算法进行分解和Grover的搜索算法[1]的时间复杂性低于其经典同行。这些量子算法基于离散的量子操作,称为量子电路算法。量子算法。[2,3]。在这些算法中,为给定的问题构建了哈密顿量,最初以易于培训的状态制备了量子位。随后,哈密顿人动态和连续地驱动了Qubits的状态,并最终到达溶液状态。尽管已证明使用汉密尔顿人的量子算法比Quantum-tum电路算法慢[4,5],但他们发现了非常有意义的成功。实际上,由于指数较小的能量差距[6],它们通常无法超越经典算法。随机搜索问题是一种罕见的事物,为此提出了三种不同的量子汉密尔顿算法,它们可以超越层状算法。,但这些哈密顿算法仍然与格罗弗的[2,7-9]一样快。最近,发现量子哈密顿算法是出于不同的问题,图表的独立集[10,11],并且它们的表现显着胜过它们的经典对应物。在这项工作中,我们将其应用于一组Quantum-2-satis-Fifansion(Q2SAT)问题,它们具有两组溶液,以产品状态和纠结状态的形式形式。我们旨在以纠结状态的形式找到解决方案。对于给定的Q2SAT问题,我们构建
抗铁磁性海森堡模型:大致相邻的量子颗粒的目的是朝相反的方向排列。例如,这种哈密顿量是作为所谓的莫特绝缘子的有效哈密顿人。[图像:Sachdev,Arxiv:1203.4565]
鉴于当地的哈密顿量,确定其基态的纠缠结构有多困难?我们表明,即使一个人只是试图决定基态是否是vs vs vs nake nake纠缠的尺寸,我们也表明这个问题在计算上是可悲的。我们通过在公钥环境中构建强大形式的伪enentangrement来证明这一点,在该环境中,用于准备国家的电路是公共知识。特别是,我们构建了两个量子电路家族,这些量子回路与近距离纠缠的状态相比,但在学习误差(LWE)假设下,对电路的经典描述仍无法区分。电路的难以区分,然后使我们能够将自己的建筑转化为哈密顿人。我们的工作打开了哈密顿复杂性的新方向,例如,学习某些物质阶段是否难以学习。