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来自子系统对称性的分形相
我们研究基于具有二维和三维空间子系统对称性的 Z 2 格子规范理论的具有类分形序的模型。当子系统对称性被破坏时，三维 (3D) 模型会简化为 3D 环面代码，从而给出子系统对称性富集拓扑相的一个例子。尽管没有拓扑保护，但其基态简并度的主要贡献是一个随系统线性尺寸的平方呈指数增长的项。此外，还有完全移动的规范电荷与不可移动的分形子共存。我们的方法表明，类分形相也存在于更常见的格子规范理论中。我们计算了这些模型在格子子区域 A 中的纠缠熵 SA，并表明它等于将完整模型限制为 A 的特定基态简并度的对数。
用于量子计算设备上可扩展分子模拟的收缩特征值方程的量子求解器
精确计算多费米子量子系统的基态和激发态是当代物理和计算科学中最重要的挑战之一，其解决方案将从量子计算设备的出现中受益匪浅。现有的使用相位估计或变分算法的方法存在潜在缺点，例如深度电路需要大量误差校正或非平凡的高维经典优化。在这里，我们引入了一个收缩特征值方程的量子求解器，它是经典方法的量子类似物，用于求解基态和激发态的能量和简化密度矩阵。该求解器不需要深度电路或困难的经典优化，并且比其经典对应物实现了指数级加速。我们通过在量子模拟器和两个 IBM 量子处理单元上进行计算来演示该算法。
用于量子化学的量子计算机上的资源优化的费米子局域哈密顿模拟
在量子计算机上模拟费米子系统的能力有望彻底改变化学工程、材料设计、核物理等领域。因此，优化模拟电路对于充分利用量子计算机的功能具有重要意义。在这里，我们从两个方面解决这个问题。在容错机制下，我们优化了 rz 和 t 门数以及所需的辅助量子比特数，假设使用乘积公式算法进行实现。与现有技术相比，我们获得了门数节省率为 2 和所需辅助量子比特数节省率为 11。在预容错机制下，我们优化了两量子比特门数，假设使用变分量子特征求解器 (VQE) 方法。具体到后者，我们提出了一个框架，可以使 VQE 进程向费米子系统基态能量收敛的方向引导。该框架基于微扰理论，能够将 VQE 进程每个循环的能量估计值提高约三倍，与试验台上经典可访问的水分子系统中的标准 VQE 方法相比，更接近已知基态能量。改进的能量估计反过来又会节省相应数量的量子资源，例如量子比特和量子门的数量，这些资源需要在已知基态能量的预定公差范围内。我们还探索了一套从费米子到量子比特算子的广义变换，并表明在小规模情况下，资源需求节省高达 20% 以上是可能的。
XX 自旋‑1/2 中的纠缠和量子关联......
在横向磁场 (TF) 存在下，二聚化自旋 1/2 XX 蜂窝模型的基态相图是已知的。在没有磁场的情况下，已经鉴定出两个量子相，即 Néel 相和二聚相。此外，通过施加磁场还会出现倾斜 Néel 相和顺磁 (PM) 相。在本文中，我们利用两种强大的数值精确技术，Lanczos 精确对角化和密度矩阵重正化群 (DMRG) 方法，通过关注最近邻自旋之间的量子关联、并发和量子不和谐 (QD) 来研究该模型。我们表明，量子关联可以捕捉基态相图整个范围内量子临界点的位置，这与以前的结果一致。虽然并发和 QD 是短程的，但它们对长程临界关联具有重要意义。此外，我们还讨论了从饱和场周围的纠缠场开始的“磁纠缠”行为。
XX Spin-1/2蜂窝晶格中的纠缠和量子相关性
在存在横向磁场（TF）的情况下，二聚旋转1/2 XX蜂窝模型的基态相图已知。在没有磁场的情况下，已经确定了两个量子相，即N´eel和二聚相。也通过施加磁场来出现倾斜的N´eel和顺磁性（PM）阶段。在本文中，使用两种互补的数值精确技术，兰科斯精确对角线化和密度矩阵恢复归一化组（DMRG）方法，我们通过关注量子相关性，同意和量子不和谐（QD）来研究此模型。我们表明，量子相关性可以捕获与先前结果一致的基态相图范围内量子临界点的位置。尽管同意和QD是短期的，但有关长期临界相关性的信息。此外，我们还解决了一种“磁性”行为，该行为是从饱和场周围纠缠的场开始的。
使用原型量子计算机模拟磁分子的静态和动态特性
摘要：磁分子是研究特殊量子机械现象的典型系统。因此，由于系统尺寸的指数增加，模拟其静态和动力学行为对于经典计算机来说本质上很难。量子计算机通过提供适合描述这些磁系统的固有量子平台来解决此问题。在这里，我们表明，基于超导端子的原型量子计算机，都可以在原型量子计算机上模拟磁性分子的基态性能和自旋动力学。特别是我们研究了小型的抗铁磁性旋转链和环，这是这些开拓设备的理想测试床。我们使用各种量子本质量算法来确定基态波功能，并用靶向的ansatzes填充了所研究模型的自旋对称性。通过计算动力学相关函数来模拟相干自旋动力学，这是提取许多实验可访问属性（例如无弹性中子中子横截面）的重要成分。
量子退火器的多量子比特校正
我们提出了多量子比特校正 (MQC) 作为量子退火器的一种新型后处理方法，该方法将开放系统中的演化视为吉布斯采样器，并将一组激发态简化为具有较低能量值的新合成态。从给定 (Ising) 哈密顿量的基态采样后，MQC 比较激发态对以识别虚拟隧道（即一组同时改变其状态的量子比特可以产生具有较低能量值的新状态），并依次收敛到基态。使用 D-Wave 2000Q 量子退火器的实验结果表明，与量子退火领域的最新硬件/软件进步（例如自旋反转变换、经典后处理技术和连续测量之间增加的样本间延迟）相比，MQC 可以找到能量值明显较低的样本并提高结果的可重复性。
电池 快速充电钛酸锂中离子传输的动力学路径
快速充电电池通常使用能够通过固溶体转变连续容纳锂的电极，因为除了离子扩散之外，它们几乎没有动力学障碍。钛酸锂 (Li 4 Ti 5 O 12 ) 是一个例外，它是一种阳极，表现出非凡的倍率能力，这显然与其两相反应和两相中缓慢的锂扩散不一致。通过使用原位电子能量损失谱实时跟踪 Li + 迁移，我们发现 Li 4+ x Ti 5 O 12 中的轻松传输是由沿两相边界的亚稳态中间体中扭曲的锂多面体组成的动力学途径实现的。我们的工作表明，通过进入基态以上的能量景观可以实现高倍率能力，这可能具有与基态宏观相根本不同的动力学机制。这一见解应该为寻找高倍率电极材料提供新的机会。I
A理论上改性的地面状态反应 - via- ...
我们提供了一种简单而直观的理论，可以解释分子与光腔的耦合如何通过利用轻质 - 强度相互作用的固有量子行为来改变地面态化学反应性。使用最近开发的极化Fock状态代表，我们证明，由于具有偏振液体的重叠的糖尿病电子耦合的缩放，因此实现了地面电势的变化。我们的理论预测，对于质子转移模型系统，当腔频率在电子激发范围内时，可以通过光物质相互作用来修饰基态屏障高度。我们的简单理论解释了一些最近发现相同效果的计算研究。我们也表明，在光和物质的深厚耦合极限下，极化的地面和第一个激发的特征态成为Mulliken-Hush的绝热状态，后者是偶极子操作员的本征态。这项工作提供了一个简单但功能强大的观念框架，以了解分子和腔之间的强耦合如何修改基态重复性。
