我们深入研究了使用光子量子计算来模拟量子力学并将其应用扩展到量子场论。我们开发并证明了一种方法,该方法利用这种连续变量量子计算 (CVQC) 来重现任意汉密尔顿量下量子力学状态的时间演化,并且我们证明了该方法在各种潜力下的显著效果。我们的方法以构建演化状态为中心,这是一种特殊准备的量子态,可在目标状态下诱导所需的时间演化。这是通过使用基于测量的量子计算方法引入非高斯运算来实现的,并通过机器学习进行增强。此外,我们提出了一个框架,其中可以扩展这些方法以在 CVQC 中编码场论而无需离散化场值,从而保留场的连续性。这为量子场论中的量子计算应用开辟了新的途径。
本书广泛回顾了许多技术及其在凝聚态系统中的应用,首先回顾了热力学和统计力学,然后介绍实时和虚时路径积分以及欧几里得量子力学和统计力学之间的联系。本书还详细研究了 Ising、规范-Ising 和 XY 模型。本书开发了重正化群并将其应用于临界现象、费米液体理论和场论的重正化。接下来,本书探讨了玻色子化及其在一维费米子系统中的应用以及均质和随机键 Ising 模型的关联函数。最后介绍了 Bohm-Pines 和 Chern-Simons 理论在量子霍尔效应中的应用。本书向读者介绍了各种技术,为理论、统计和凝聚态物理学的研究生和研究人员开辟了凝聚态理论的广阔领域。
引言:规范/引力对偶背景下的一个核心问题是理解体经典几何是如何编码在边界态的纠缠结构中的,人们希望通过研究冯·诺依曼熵在这种环境下特有的性质来提取有关这种编码的有用信息。互信息一夫一妻制 (MMI) 的发现 [4,5] 表明,对于几何状态,即与经典几何对偶的全息共形场论 (CFT) 的状态,Hubeny-Rangamani-Ryu-Takayanagi 处方 [6,7] 意味着边界 CFT 中空间子系统的熵满足一般不适用于任意量子系统的约束。此后,人们发现了新的全息熵不等式,全息熵锥 (HEC) [8] 得到了广泛的研究 [9 – 20] 。随着参与方数量 N 的增加,寻找新的不等式很快变得在计算上不可行
摘要 相对论费米子场论构成了所有可观测物质的基本描述。最简单的模型为嘈杂的中型量子计算机提供了一个有用的、经典可验证的基准。我们计算了具有四费米子相互作用的狄拉克费米子模型在 1 + 1 时空维度的晶格上的能级。我们采用混合经典量子计算方案来获得该模型中三个空间位置的质量间隙。通过减轻误差,结果与精确的经典计算非常一致。我们的计算扩展到手性对称出现的无质量极限附近,但在这个范围内量子计算的相对误差很大。我们将结果与使用微扰理论的分析计算进行了比较。
摘要:我们深入研究了使用光子量子计算来模拟量子力学并将其应用扩展到量子场论。我们开发并证明了一种利用这种连续变量量子计算 (CVQC) 形式来重现任意汉密尔顿量下量子力学状态的时间演化的方法,并证明了该方法在各种潜力下的显著效果。我们的方法以构建演化状态为中心,这是一种特殊准备的量子态,可在目标状态上诱导所需的时间演化。这是通过使用基于测量的量子计算方法引入非高斯运算来实现的,并通过机器学习进行增强。此外,我们提出了一个框架,其中可以扩展这些方法以在 CVQC 中编码场论而无需离散化场值,从而保留场的连续性。这为量子场论中的量子计算应用开辟了新途径。
当转换和奖励函数未知时,马尔可夫决策过程是现代强化学习领域的基础数学形式化。我们推导出一个伪布尔成本函数,它相当于离散、有限、折现马尔可夫决策过程的 K 自旋汉密尔顿表示,具有无限的视界。这个 K 自旋汉密尔顿提供了一个起点,可以使用启发式量子算法(例如绝热量子退火和近期量子硬件上的量子近似优化算法)来求解最优策略。在证明我们的汉密尔顿的变分最小化等同于贝尔曼最优条件时,我们建立了与经典场论的有趣类比。除了通过模拟和量子退火与经典 Q 学习进行概念验证计算以证实我们的公式外,我们还分析了在量子硬件上解决汉密尔顿所需的物理资源的扩展。
强相互作用模型通常具有比能级一对一映射更微妙的“对偶性”。这些映射可以是不可逆的,正如 Kramers 和 Wannier 的典型例子所表明的那样。我们分析了 XXZ 自旋链和其他三个模型共有的代数结构:每平方梯子上有一个粒子的里德堡阻塞玻色子、三态反铁磁体和两个以之字形耦合的伊辛链。该结构在四个模型之间产生不可逆映射,同时还保证所有模型都是可积的。我们利用来自融合类别的拓扑缺陷和 orbifold 构造的格子版本明确地构建这些映射,并使用它们给出描述其临界区域的明确共形场论配分函数。里德伯阶梯和伊辛阶梯还具有有趣的不可逆对称性,前者中一个对称性的自发破坏会导致不寻常的基态简并。
量子模拟器为研究强相关量子物质提供了强大的手段。然而,解释此类系统中的测量结果带来了重大挑战。在这里,我们提出了合成量子物质中信息提取的理论框架,以自旋玻色-爱因斯坦凝聚态实验中的量子猝灭为例。利用提供不同信息内容度量的非参数无监督学习工具,我们展示了一种与理论无关的方法来识别主要自由度。这使我们能够根据运算符的相关性对其进行排序,类似于有效场论。为了表征相应的有效描述,我们随后探索数据集的固有维度作为动态复杂性的度量。这揭示了数据结构的简化,这与所研究系统中时间相关的通用行为的出现相关。我们的无假设方法可以立即应用于各种实验平台。
• 2020 年 6 月虚拟会议:探索对偶性、几何和纠缠 • 2019 年 9 月马德里数学科学研究所。纠缠 IV:混沌、秩序和量子比特 • 2019 年 6 月京都汤川理论物理研究所。量子信息与弦理论 2019 • 2019 年 5 月格罗宁根大学。格罗宁根扫描新视野会议 (SNH2019) • 2019 年 5 月纳塔尔国际物理研究所。低维量子系统中的新兴流体动力学 • 2019 年 1 月阿鲁巴。地平线上的量子比特 • 2018 年 9 月蒙特利尔大学数学研究中心。多体系统中的纠缠、可积性和拓扑 • 2018 年 9 月班芬国际研究站,班芬。可积系统的 Tau 函数及其应用 • 2018 年 8 月维尔茨堡大学。2018 年规范/引力对偶 • 2018 年 1 月巴尔塞罗研究所,巴里洛切。It From Qubit 研讨会 • 2017 年 7 月巴黎高等师范学院。规范和弦理论中的可积性(IGST 2017) • 2017 年 7 月萨格勒布 Ruder Boskovi´c 研究所。萨格勒布第一理论物理学校 • 2016 年 12 月西蒙斯几何与物理中心,石溪。场论与引力中的纠缠 • 2016 年 12 月阿姆斯特丹 Delta 理论物理研究所。Delta ITP 纠缠研讨会 • 2016 年 7 月的里雅斯特国际理论物理中心。纯粹和无序系统的纠缠和非平衡物理 • 2016 年 6 月京都汤川理论物理研究所。全息和量子信息 • 2016 年 1 月马德里物理技术研究所。伊比利亚弦 2016 • 2016 年 1 月莱顿洛伦兹中心。引力、量子场和纠缠 • 2015 年 11 月伦敦大学学院。强纠缠多体系统的新趋势 2015 • 2015 年 9 月塞斯特里莱万特。里维埃拉的物理学 2015 • 2015 年 9 月南安普顿大学。第二届全息、规范理论和黑洞研讨会 • 2015 年 8 月纳塔尔国际物理研究所。凝聚态强耦合场论和量子信息论 • 2015 年 6 月圣巴巴拉 Kavli 理论物理研究所。缩小纠缠间隙:量子信息、量子物质和量子场 • 2015 年 2 月马德里物理技术研究所。纠缠:空间、时间和物质 • 2014 年 8 月雷克雅未克。全息方法和应用(HoloGrav 2014) • 2014 年 6 月普林斯顿大学。弦 2014(平行会议) • 2014 年 6 月科利马大学。Mextrings • 2014 年 6 月伦敦国王学院。多体量子系统中的纠缠熵 • 2014 年 5 月科尔托纳。理论物理学的新前沿。 XXXIV Convegno di Fisica Teorica • 3/2014 国际物理研究所,纳塔尔。量子可积性,共形场论和拓扑量子计算 • 12/2013 马德里物理研究所。XIX IFT 圣诞节研讨会