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World File Search System多体问题
Kapitel 2第二量化简介
现在，我们转向处理量子N粒子系统的不同方法。，而不是首先用两个规范上的构造理论构建经典的场理论，这些场量正在量化第二步，我们现在进行了不同。我们将从玻色子（Fermions）的情况下对许多颗粒的状态的量子机械描述开始。然后，我们基于引入创意和歼灭操作员的引入，转换为量化相当微不足道的职业编号表示。该方案将在第3章中实现Fermions和Bosons。，但在此之前，考虑经典粒子极限的类似多体问题并执行“相空间中的第二个量化”是非常具有启发性的。这是通过引入归功于Klimontovich，CF的微观相空间密度来实现的。等式。 （2.13）以下。 我们将观察到，该数量遵守一个完全类似于将在SEC中得出的费米和玻色子的运动算子的运动方程式的运动方程。 5.2。 这允许对第二个量化的常见统计概念有宝贵的见解。等式。（2.13）以下。我们将观察到，该数量遵守一个完全类似于将在SEC中得出的费米和玻色子的运动算子的运动方程式的运动方程。5.2。这允许对第二个量化的常见统计概念有宝贵的见解。
用于量子蒙特卡罗模拟的 Metropolis 方法
尽管 Metropolis 等人的方法[1] 最初应用于经典的硬盘系统，但后来发现该算法对于许多不同的应用都是必不可少的。在本次演讲中，我将讨论 Metropolis 算法在量子多体问题中的一些应用。本文将严格限制在量子蒙特卡罗 (QMC) 中 Metropolis 拒绝方法的使用，而不讨论 QMC 的其他方面。Metropolis 算法的丰富性和本文的简洁性意味着我只能简要介绍这些发展中的一小部分，并且必须局限于肤浅的讨论。其他人将讨论它在凝聚态物质和格点规范理论的量子格点模型中的应用，因此我将重点关注非相对论连续体应用，特别是需要推广基本 Metropolis 算法的发展。我将只简要提及这些应用背后的物理学，而不是参考评论文章。我们对 Metropolis 算法的定义如下。假设 s 是相空间中的一个点，我们希望对分布函数 π ( s ) 进行采样。在最简单的算法中，只有一个转移概率：T ( s → s ′ )。稍后我们将把它推广到一系列转移概率。有人以概率 T ( s → s ′ ) 提出一个举动，然后以接受概率 A ( s → s ′ ) 接受或拒绝该举动。详细平衡和遍历性足以确保随机游走在足够多的迭代之后将收敛到 π ( s ) ，其中详细平衡的意思是：
多年的INFN项目（指定倡议）的提案>
该提案的摘要：我们的项目旨在为研究原子核，核反应和强烈相互作用的物质建立一个全面的综合框架。基于其高级多体和计算方法的互补专业知识，各种单元的协同努力将致力于研究在能量和大小的不同规模上发生的复杂核现象。现代化的从头算技术将被完善和应用，利用微观相互作用，这些相互作用源自核有效场理论。密度函数将使用AB的初始和/或现象结构约束开发，并应用于整个核图表中有限核的大量，光谱和衰减特性的计算，将研究集体模式，利用包括许多人体技术，包括超出平均场相关性。结构和反应理论的一致合并将为直接将理论计算与极端条件下的核系统的经验数据进行比较，还可以推导微观光学潜力。这些研究还将通过开发数学方法，基于量子计算的算法和机器学习技术来进行，专门针对研究核多体问题而进行。将特别注意与稀有同位素，深色可能检测以及电子相互作用的物理学有关的当前实验项目，包括中微子物理学和双β衰减。组合的天体物理和地面约束以及基于最先进模型的预测将采用对国家核方程的改进，多方面的理解。
量子计算的简要研究
摘要在20世纪，量子物理学是科学进步中最成功的方法之一。理论化量子计算的概念Max Planck使用了像物质这样的单个单元中能量存在的概念。从那时起，随着量子理论的技术进步，制造用于日常使用的量子计算机的想法变得越来越合理。经典计算机使用1或0的位进行逻辑操作。与经典计算机相比，量子计算机与量子位或量子量合作，不仅限于两个状态。可以存在于两个状态产生并行性的叠加中。量子代表原子，离子，光子或电子的状态。与控制设备一起使用的这些量子位充当计算机内存。量子计算机的潜力比当今的超级计算机具有高效的可能性，因为这些多个状态同时存在。量子计算的概念和思想已通过离子陷阱，量子点方法等不同的方法进行了证明。但是，这种出色系统的实际实现仍在将来。必须制定一种策略，以在允许的水平上保持变质和其他潜在错误来源。令人惊讶的是，即使物理学家知道亚原子颗粒的世界，量子计算花了很长时间才能起飞。即使这样，计算机科学家还是半个世纪的时间来考虑利用量子效应进行计算。此外，后来发现量子计算机可以解决在经典计算机上不切实际的量子机械多体问题。量子计算主题的基础可能已经发布了很广泛，但是知识仍在增长。因此，这是一份基于量子计算研究的研究论文。关键字：量子理论，量子计算，Qubits，parallelisl，离子陷阱方法，量子点法。
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arXiv:2404.01302v1 [quant-ph] 2024 年 1 月 13 日
近年来，量子计算得到了大力发展，主要是因为与电子计算机相比，量子计算可以为许多科学应用提供惊人的加速 [1]。量子计算可以追溯到理查德·费曼（Richard Feynman）的划时代论文，他在论文中指出，物理学“不是经典的”，因此应该在量子计算机上进行模拟 [2]。根据费曼的观察（这要归功于 T. Toffoli 和 E. Fredkin 等前辈研究人员），量子计算的早期理论工作于 20 世纪 80 年代开始，例如 Deutsch 关于量子理论、通用量子计算机和丘奇-图灵原理之间联系的研究[3]。随后，随着 20 世纪 90 年代中期 Shor 整数因式分解算法和 Grover 搜索算法的发表，该研究领域在理论工作和量子计算硬件方面也获得了显著发展势头。从那时起，量子计算的研究领域一直在不断发展 [4, 7, 8]。在应用方面，量子多体系统的模拟受到了特别的关注，因为它具有科学和工业意义，也因为它与量子硬件的密切联系，这意味着可以将量子哈密顿量直接映射到本地量子门。在本文中，我们将重点关注一个不太常见的领域，即使用量子计算机模拟经典流体[50]。为此，可以方便地参考由以下四个象限定义的物理计算平面：CC：用于经典物理的经典计算；CQ：用于量子物理的经典计算；QC：用于经典物理的量子计算；QQ：用于量子物理的量子计算。如图1所示（取自[5]）。费曼的观察属于图1所示的CQ区域，在该区域人们经常会遇到与量子多体问题相空间相关的指数复杂性障碍[11,12]。基本思想是，这种指数障碍可以通过 QQ 象限提供的量子比特表示的相应指数容量来处理。在本章中，我们将重点关注对角线外 QC 象限，量子计算的能力可能会在这里实现经典物理学中的计算难题。
具有单独控制的里德堡原子的多体物理学
任意体物理学研究相互作用的量子粒子集合的行为。这是一个广泛的领域，几乎涵盖了所有凝聚态物理学，也包括核物理学和高能物理学。尽管近几十年来取得了巨大的成功，但许多实验观察到的现象仍然没有完全令人满意的解释。从支配粒子间相互作用的微观定律推导出宏观特性的困难在于希尔伯特空间的大小随粒子数量呈指数级增长。实际上，最著名的从头算方法可以计算少于 50 个粒子的演化。要研究涉及大量粒子的相关问题（毕竟，即使 1 毫克的普通物质也已经包含 10 18 个原子！），必须依靠近似值，而解决多体问题的技巧很大程度上依赖于掌握近似值。然而，使用近似值并不总是可行的，而且可能很难评估它们的有效性范围。理查德·费曼 1 提出了一种前进的方法，即在实验室中建立一个合成量子系统，并实现一个感兴趣的模型，该模型目前尚无其他解决方法。该模型可能是对真实材料的近似描述，也可能是纯粹抽象的模型。在这种情况下，它的实现导致构建一个人工多体系统，而该系统本身也成为研究对象。这种方法的一个吸引人的特点是能够在其他方法无法达到的范围内改变模型参数，从而提供一种更好地理解它们各自影响的方法。例如，如果人们对原子间相互作用对特定系统相的作用感兴趣，那么合成系统就会变得有趣，因为它们允许以真实材料中通常不可能的方式改变其强度。费曼引入的方法通常被称为量子模拟 2 , 3 ，但它可以更广泛地被视为用合成系统探索多体物理：就像化学家设计表现出有趣特性（如磁性、超导性）的新材料一样，物理学家组装人工系统并研究其特性，希望观察到新现象。长期以来，这个想法一直停留在理论上，因为对量子对象的实验控制还不够先进。过去 20 年来，情况发生了根本性变化，
量子光学简介
这些是我在上海交通大学致远学院教授的一门课程的讲义（可在 www.youtube.com/derekkorg 上找到），尽管第一稿是为我在德国埃尔朗根-纽伦堡大学教授的上一门课程而写的。它是为只接受过量子力学基础培训的学生设计的，因此，该课程适合各个层次的人（例如，从本科毕业一直到博士阶段）。这些笔记还在进行中，这意味着一些证明和许多图表仍然缺失。然而，我已尽我所能，以这样一种方式编写所有内容，即使有这些缺失的部分，读者也可以自然地理解所有的论证和推导。另外，还剩下几章需要添加，其中一章是关于分析开放系统动力学的数学方法，另一章介绍了目前大量实验平台，这些笔记中开发的工具和想法目前正在这些平台上实施。首先，我先说几句关于讲座主题的话。量子光学研究光与物质之间的相互作用。我们可以将光视为电磁波谱的光学部分，将物质视为原子。然而，现代量子光学涵盖了各种各样的系统，因此更及时的定义可能是“低能量子电动力学”。这种情况包括，例如，超导电路、受限电子、半导体中的激子、固态缺陷或微观、中观和宏观系统的质心运动。此外，量子光学是呈指数级增长的量子信息处理和通信领域的核心，无论是在概念层面还是在技术实现层面。量子光学中发展起来的思想和实验也让我们能够重新审视与凝聚态物理甚至高能物理相关的多体问题。此外，量子光学有望在桌面实验中检验量子力学以及标准模型以外的物理学的基本问题。量子光学的显著特点之一是它处理的是非孤立系统，即它们会向周围环境泄漏能量和信息。虽然这实际上是真实物理系统中最常见的情况，但这并不是学生在标准量子力学课程中通常遇到的情况。本课程的很大一部分致力于填补这一空白：它介绍了许多用于描述开放量子光学系统的工具和方法。除了实际用途之外，这些方法还具有深刻的物理解释，使学生更好地理解量子力学。因此，量子光学和开放系统是未来量子物理学研究人员不容错过的课题。我必须强调，为了成长为一名优秀的量子物理学家，尽可能多地阅读这些主题的资料非常重要。因此，我总结了一份参考文献清单，这些参考文献在我职业生涯的不同阶段都非常有用 [ 1 – 21 ]。最后，我要感谢过去几年仔细阅读这些讲义并帮助我完善讲义的许多学生，以及提出改进建议或将其传播给学生的几位同事。
Quasiparticle形成和强烈耦合的Bose-Fermi混合物中的诱导相关性
在本论文中，将理论和变异方法应用于强烈相互作用的超低原子气和原子薄的半导体的几个和多体问题。在颗粒的强烈相互作用的混合物中，研究了一种物种对另一种物种的恢复效应，以研究不同的准颗粒形成与与此类颗粒外观相关的相关量子相之间的竞争。追溯到费米极化物问题，在该问题中，杂质与费米子颗粒的浴相互作用，本论文中介绍的大部分工作可以理解在分子状态之间的过渡的背景下，在分子状态之间过渡，在该状态下，沐浴粒子与杂质的杂物紧密地结合了杂物，以及由Quassipartile构成的Quasiparticle，以及由诸如沐浴的衣服饰演的，由沐浴式的服装。由于这些准颗粒之间的能量差距很小，因此在费米极化物问题中获得的见解以研究Fermi-Fermi和Bose-Fermi混合物的相图。首先，使用功能重归其化组（FRG）研究了二维和三维玻色纤维FERMI混合物的相图。三体相关性，该方法适合治疗玻色子和费米子的有限密度种群以研究分子相。同时分析了实验数据，以表征三维玻色纤维纤维混合物中遇到的超流体到正常过渡。使用自洽，频率和动量分辨的FRG AP-PRACH用于预测过渡点。然后，将这种FRG方法改进，利用其分析结构，以使用精确的分析延续以降低的计算成本以任意复杂频率获得绿色函数。这用于研究低洼激发态的动量依赖性衰减速率，并对拉姆西和拉曼测量进行了预测。一种随机变异方法用于研究少数身体问题的结合状态形成。前体，我们发现有限的相互作用范围以及构造可以极大地增强与超级流动p -Wave -Wave配对相关的三聚体的形成。最后，在强烈耦合的玻色纤维混合物的研究中获得的见解被杠杆化，以研究过渡金属二分法生成层的二维侵蚀性中的超导性。在这里，研究了bose-fermi混合物的强耦合物理，研究了玻色子诱导的相关性，以作为诱导/增强与较高临界温度的超级流体配对的手段。
在量子计算机上准备开放 XXZ 链的精确特征态
相应的 Bethe 方程；后者通常难以求解。因此，尽管这些模型是“精确可解的”，但通常仍需要付出大量努力来明确计算感兴趣的物理量。量子计算机有望解决各种迄今难以解决的问题 [5,6]。这些问题包括分子和固态环境中多体系统的量子模拟 [7,8]。人们很自然地会问，量子计算机是否也能帮助解决计算量子可积模型感兴趣的物理量的问题。虽然求解 Bethe 方程仍然是一个有趣的开放性挑战 [9]，但最近一个重要的进展是发现了一种用于构造精确特征态的有效量子算法 [10]。该算法可能用于明确计算相关函数，否则这是无法实现的。可积模型还可以通过为量子模拟器提供试验台来影响量子计算。尽管人们正在大力开发近期算法，如变分量子特征值求解器 (VQE) [ 11 , 12 ]，以解决多体问题，但目前尚不清楚 VQE 是否能够在近期硬件上实现量子优势。另一方面，在容错量子计算机上获得一般模拟问题的量子优势被认为在量子资源方面成本极其昂贵 [ 13 – 15 ]。在嘈杂的中型量子时代 [ 16 ] 之后，早期量子计算机的可积模型的另一个好处是，它们的经典可解量可用于验证和确认目的。因此，研究特殊类别的问题（如可积模型）以更早地展示量子优势是很自然的。关键的第一步是找到解决这类问题的量子算法并量化所需的资源。 [ 10 ] 中的算法适用于闭式自旋 1/2 XXZ 自旋链，它是 Bethe [ 1 ] 求解的模型的各向异性版本 [ 17 ]，是具有周期性边界条件的量子可积模型的典型例子。将量子可积性扩展到具有开放边界条件的模型也很有趣且不平凡，参见 [ 18 – 21 ] 和相关参考文献。在本文中，我们制定了一个量子算法，用于构造具有对角边界磁场的开放自旋 1/2 XXZ 自旋链的精确本征态，这是具有开放边界条件的量子可积模型的典型例子。长度为 L 的链的（铁磁）哈密顿量 H 由下式给出
多液滴撞击仿生莲花表面振动能量的高效回收
液滴撞击动力学一直是液滴研究的重点和热点，深入挖掘液滴撞击动力学机理有利于自上而下指导和优化材料设计。随着高速成像技术的发展和创新[13]，液滴撞击的瞬态流动可以在微观时间尺度上被清晰地记录下来。单个液滴在不同表面的撞击得到了更广泛的研究。Richard等人认为液滴撞击光滑超疏水表面的接触时间与撞击速度无关，而与液滴半径的3/2次方成正比。[14]对于具有圆对称扩散和反冲的液滴撞击，存在一个接触时间的理论极限（ / / 2.2 0 3 t R τ ρ σ = ≥ ∗，[15]其中，ρ是液体的密度，R 0是液滴半径，σ是其表面张力，t是固液接触时间）。为了突破这一极限，科学家通过设计和修改超疏水材料的表面结构，强化和精确控制单个液滴的反弹行为，如减少4倍接触时间的煎饼反弹[16]和7300 r min −1 的旋转反弹[17]。虽然这些研究已经被广泛应用于解决喷墨打印[18]、微流体[19]和喷雾[20]的问题，但较少受到关注的多液滴模型在自然界、日常生活和工程中更为常见和适用（例如，冻雨对电网的灾难性影响）。多液滴模型可分为连续液滴[21]、液滴列车[22]、同时液滴[23]和液滴喷雾[24]等。越接近真实情况，越复杂，研究难度越大。[25]作为该领域的先驱，Fujimoto等人[26]和Schwarzmann等人[27]在多液滴模型中[28]进行了系统研究。采用闪光照相法和数值模拟相结合的方法，研究了液滴直径和撞击速度对液滴撞击固体的影响。[26，27] Sanjay等人用撞击油滴从超疏水表面提起静止的油滴，观察到了随着韦伯数（ρσ=02WeDv，其中D0为液滴直径，v为撞击速度）和质心偏移而产生的六种结果，其中四种结果不是聚结而是反弹。[28] Damak等人实验研究了液滴连续撞击超疏水表面的最大膨胀直径和回缩速率，并建立了通用模型来描述它们。[29]由于多体问题的复杂性和相互作用，大多数学者主要使用数值模拟