了解嘈杂的中等规模量子(NISQ)设备的计算能力对于量子信息科学既具有基本和实际重要性。在这里,我们解决了一个问题,即错误误差量子计算机是否可以比古典计算机提供计算优势。特别是,我们在一个维度(或1d Noisy RCS)中研究嘈杂的随机回路采样,作为一个简单的模型,用于探索噪声效应对噪声量子设备的计算能力的影响。特别是,我们通过矩阵产品运算符(MPO)模拟了1D噪声随机量子电路的实时动力学,并通过使用度量标准来表征1D噪声量子系统的计算能力,我们称为MPO Entangrelemt熵。选择后一个度量标准是因为它决定了经典MPO模拟的成本。我们从数值上证明,对于我们考虑的两个QUITAT的错误率,存在一个特征性的系统大小,添加更多量子位并不会带来一维噪声系统的经典MPO模拟成本的指数增长。特别是,我们表明,在特征系统的大小上面,有一个最佳的电路深度,与系统大小无关,其中MPO倾斜度熵是最大化的。最重要的是,最大可实现的MPO纠缠熵是有限的
量子计算有望利用量子态的集体特性(包括叠加、干涉和纠缠)进行计算,在解决各种应用中计算成本巨大的问题方面发挥重要作用。量子力学 (QM) 方法是各种应用的候选方法,可以在基于结构的方法中提供准确的绝对能量计算。QM 方法是描述反应途径及其势能面 (PES) 的有力工具。在本研究中,我们应用量子计算来描述氯甲烷和氯离子之间的双分子亲核取代 (SN 2) 反应的 PES。我们使用量子算法进行了无噪声和噪声模拟,并比较了模拟的准确性和噪声影响。在无噪声模拟中,UCCSD 和 k-UpCCGSD 的结果与具有相同活动空间的全构型相互作用 (FCI) 的结果相似,这表明量子算法可以描述 SN 2 反应的 PES。在噪声模拟中,UCCSD 比 k-UpCCGSD 更容易受到量子噪声的影响。因此,k-UpCCGSD可以作为UCCSD的替代方案,以减少嘈杂的中尺度量子时代的量子噪声效应,并且k-UpCCGSD足以描述本工作中SN 2 反应的PES。结果显示了量子计算对SN 2 反应途径的适用性,并为基于结构的量子计算分子模拟提供了有价值的信息。
对以超音速速度飞行的商用和民用飞机的潜在发展产生了新的兴趣。噪声和排放影响首先在1970年代进行了广泛的研究,然后在1990年代和2000年代初期再次进行了研究。因此,有必要详细介绍我们对噪声的潜在影响以及与排放有关的环境问题的理解,尤其是对臭氧和气候的影响。正在考虑使用常规燃料的不同尺寸飞机的超音速运输(SST)机队,从业务飞机延伸到可以运输数百名乘客的较大飞机。科学家现在正在使用全球大气化学和物理学的最先进模型进行新的研究,以了解对平流层臭氧的潜在影响以及与SST机队相关的气候的辐射强迫。这些研究为超音速飞机潜在环境影响的下一代分析奠定了基础,这些分析获得了开发的考虑。以及长寿命二氧化碳(CO 2)的排放,气候的辐射强迫又取决于水蒸气浓度(H 2 O),臭氧(O 3),甲烷(CH 4)的空间变化气溶胶)。飞机舰队的排放尤其取决于车队的尺寸,飞行特性,马赫速度,巡航高度,巡航时的舰队燃料使用,无X排放指数以及有关燃料和烟灰排放中硫的假设。f或目前正在评估SST车队的飞机数量和类型的投影,在未来2 - 3年中,全球平均总臭氧的变化可能会少于1%,而根据特定的车队参数,这种变化是正面还是负数。气候效应也可能很小,导致全球平均表面温度的变化通常要小得多(总效应也取决于是否使用了可持续航空燃料)。已经取得了重大进展,以建模并减轻超音速飞行中声音繁荣的影响。正在进行的研究以评估对公众的影响的研究表明,未来的低吊杆超音速飞机设计将创造出比传统的声音繁荣不那么烦人的更安静的声音“重击”。尽管如此,对于完全评估特定飞机的噪声效应是必要的进一步研究。
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)。