与热浴耦合会导致存储的量子信息退相干。对于高斯费米子系统(线性或高斯光学的费米子模拟),这些动力学可以通过系统协方差矩阵的演化优雅而高效地描述。将系统和浴都视为高斯费米子,我们观察到退相干发生的速率与浴温度无关。此外,我们还考虑了动力学为马尔可夫的弱耦合状态。我们完全以协方差矩阵的语言对马尔可夫主方程进行了微观推导,其中温度独立性仍然明显。这与其他场景中看到的行为截然不同,例如当费米子与玻色子浴相互作用时。我们的分析适用于许多马约拉纳费米子系统,这些系统被誉为非常稳健、拓扑受保护的量子比特。在这些系统中,有人声称通过降低温度可以指数地抑制热退相干,但我们发现高斯退相干无法通过冷却消除。
与相互作用强度相比,当疾病较大时,相互作用颗粒的量子系统表现出局部行为。在没有或有限的误差校正的量子计算机上研究这种现象是具有挑战性的,因为即使是弱耦合到热环境也会破坏大多数定位签名。幸运的是,已知本地运算符的光谱函数包含可以在噪声存在下生存的特征。在这些光谱中,与热相相比,在低频率下的离散峰和软间隙表示定位。在这里,我们介绍了在一个维离子量子计算机上的光谱函数的计算,以用于具有无序的一维的海森堡模型。此外,我们设计了一种误差技术,该技术有效地从测量中消除噪声,从而使定位的明确特征随着疾病的增加而出现。因此,我们表明光谱函数可以作为当前和未来一代量子计算机上多体定位的可靠且可扩展的诊断。
altermagnets表现出大型电子自旋分裂,这可以理解,这是由于巡回电子和局部旋转之间的强耦合所致。我们使用强耦合Eliashberg理论来考虑由于电子磁通散射而引起的超导性,以捕获弱耦合方法不涵盖的多体效应。altermagnets的特征带结构对电子表面的电子散射的自旋结构施加了重大约束。与涉及单个木元素的常规自旋流动过程相比,我们强调了自旋保护,双粘液散射过程的作用。然后,我们在双粘液散射介导自旋极化的库珀对的情况下得出EliAshberg方程,而双粘液和单磁散射都会有助于多体效应。这些多体效应可能具有与传统自旋过程介导超导性的系统明显不同的方式。为了强调d波磁性对替代磁体超导性的作用,我们将我们的结果与铁磁半金属和常规抗磁力金属中发现的结果进行了比较。
我们研究了一个 Rabi 型哈密顿系统,其中量子比特和 ad 级量子系统 (qudit) 通过一个公共谐振器耦合。在弱耦合和强耦合极限下,通过适当的微扰方案分析光谱。分析表明,qudit 的多级存在有效地增强了量子比特 - qudit 相互作用。发现强耦合系统的基态属于 Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 类型。因此,尽管量子比特 - qudit 强耦合,但 GHZ 状态的特定三部分纠缠的性质抑制了二部分纠缠。我们分析了量子比特 - 谐振器和量子比特 - 谐振器耦合的猝灭和绝热切换下的系统动力学。在淬灭情况下,我们发现谐振器中非绝热光子的产生会随着量子比特中的能级数而增强。绝热控制代表了制备 GHZ 态的一种可能途径。我们的分析为未来研究量子比特-量子比特系统中的相干态转移提供了相关信息。
摘要 量子探测是利用简单量子系统与复杂环境相互作用来提取某些环境参数(例如环境温度或其光谱密度)的精确信息的技术。在这里,我们分析了单量子比特探测器在表征热平衡下的欧姆玻色子环境方面的性能。特别是,我们分析了调整探测器与环境之间的相互作用哈密顿量的影响,超越了传统的纯相位失调范式。在弱耦合和短时间范围内,我们以分析方式处理探测器的动力学,而在强耦合和长时间范围内则采用数值模拟。然后,我们评估量子 Fisher 信息以估计截止频率和环境温度。我们的结果提供了明确的证据,表明纯相位失调不是最佳的,除非我们将注意力集中在短时间内。特别是,我们发现了几种工作方式,其中横向相互作用的存在提高了最大可达到的精度,即增加了量子 Fisher 信息。我们还探讨了探针的初始状态和探针特征频率在确定估计精度中的作用,从而为设计优化检测以在量子水平上表征玻色子环境提供定量指导。
我们证明,可以设计中红外跨带过渡的吸收饱和,以10-20 kW cm 2的中等光强度和室温下。该结构由一系列具有明智设计的253 nm厚的GAAS/ALGAAS半导体异质结构的金属 - 气管导体 - 金属金属斑块组成。在低入射强度下,结构在强光 - 耦合方面起作用,并在接近8.9 L m的波长下表现出两个吸收峰。饱和作为向弱耦合方案的过渡,因此,在增加入射强度时向单峰吸收。与耦合模式理论模型进行比较解释了数据,并允许推断相关的系统参数。当泵激光器在空腔频率上调谐时,随着入射强度的增加,反射率会降低。相反,当激光器以极化频率调谐时,反射性非线性会随着入射强度的增加而增加。在这些波长下,系统模仿了MID-IR范围内可饱和吸收镜的行为,这是当前缺失的技术。
单个量子点的塞曼分裂自旋态可与其光学三子跃迁一起使用,在静止(自旋)和飞行(光子)量子位之间形成自旋 - 光子界面。除了自旋态本身的长相干时间之外,三子态的极限退相干机制也是至关重要的。在这里,我们在时间分辨共振荧光中研究了施加磁场(高达 B ¼ 10 T)下单个自组装量子点中的电子自旋和三子动力学。量子点仅与电子库弱耦合,隧穿速率约为 1 ms 1 。使用这种样本结构,除了电子的自旋翻转速率和三子跃迁的自旋翻转拉曼速率之外,我们还可以测量将俄歇电子散射到导带的俄歇复合过程。俄歇效应会破坏辐射三子跃迁,使量子点保持空置状态,直到电子从储存器隧穿到量子点中。俄歇复合事件与随后从储存器隧穿的电子相结合,可以翻转电子自旋,从而构成限制自旋寿命的另一种机制。
自由能原理 (FEP) 指出任何动力系统都可以解释为对其周围环境进行贝叶斯推理。在这项工作中,我们深入研究了在最简单的系统集——弱耦合非平衡线性随机系统中推导 FEP 所需的假设。具体来说,我们探索 (i) 对系统统计结构的要求有多普遍,以及 (ii) FEP 对此类系统行为的信息量有多大。我们发现 FEP 的两个要求——马尔可夫毯子条件(即排除内部和外部状态之间直接耦合的统计边界)和对其螺线管流的严格限制(即驱动系统失衡的趋势)——仅对非常狭窄的参数空间有效。合适的系统需要不存在感知-动作不对称,这对于与环境相互作用的生命系统来说极不寻常。更重要的是,我们观察到,论证中数学上的核心步骤,即把系统的行为与变分推理联系起来,依赖于系统平均状态的动态与这些状态的平均动态之间的隐式等价性。这种等价性即使对于线性系统也不成立,因为它需要有效地与系统的相互作用历史脱钩。这些目标
摘要 自由能原理 (FEP) 指出,在适当的弱耦合条件下,具有足够自由度的随机动力系统将表现为最小化意外 (又名自信息) 的上限,形式化为变分自由能。这个上限可以理解为贝叶斯预测误差。同样,它的负数是贝叶斯模型证据 (又名边际似然) 的下限。简而言之,某些随机动力系统表现出一种自我证明。在这里,我们在时空背景自由、无标度量子信息理论的形式化环境中重新表述 FEP。我们展示了如何将通用量子系统视为观察者,在标准选择自由假设下,它们成为能够为观察结果分配语义的代理。我们展示了此类代理如何在以不确定性、学习不足和量子语境为特征的环境中最小化贝叶斯预测误差。我们表明,在量子理论公式中,FEP 渐近等同于幺正原理。基于这些结果,我们提出生物系统将量子相干性用作计算资源,并隐含地用作通信资源。我们总结了一些未来研究的问题,
摘要 自由能原理 (FEP) 指出,在适当的弱耦合条件下,具有足够自由度的随机动力系统将表现为最小化意外 (又名自信息) 的上限,形式化为变分自由能。这个上限可以理解为贝叶斯预测误差。同样,它的负数是贝叶斯模型证据 (又名边际似然) 的下限。简而言之,某些随机动力系统表现出一种自我证明。在这里,我们在时空背景自由、无标度量子信息理论的形式化环境中重新表述 FEP。我们展示了如何将通用量子系统视为观察者,在标准选择自由假设下,它们成为能够为观察结果分配语义的代理。我们展示了此类代理如何在以不确定性、学习不足和量子语境为特征的环境中最小化贝叶斯预测误差。我们表明,在量子理论公式中,FEP 渐近等同于幺正原理。基于这些结果,我们提出生物系统将量子相干性用作计算资源,并隐含地用作通信资源。我们总结了一些未来研究的问题,