然而,IEA 情景中缺少对加拿大气候影响的分析。4 为了帮助填补这一空白,ECCC 气候研究部协助 PBO 使用 Canadell 等人 (2021) 报告的关系将排放与温度(以及其他气候变量)联系起来。使用 MAGICC 模型运行相同的模拟(Meinhausen 等人,2011)对这些结果进行了双重检查。附录 B 提供了有关方法的更多详细信息。总而言之,来自国际建模团队的大量模拟被用于确定排放与温度之间的关系。然后使用该关系来估计 IEA 全球排放情景对加拿大的气候影响。5
2 基础知识 2 2.1 开放量子系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2 张量网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3 张量网络的数学 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.4.1 近似薛定谔方程 . ...
在模拟开放量子系统时,追踪自由度是必要的程序。是推导可拖动的主方程的重要步骤,它代表了信息丢失。在系统之间存在强烈相互作用的情况下,自由群体的环境程度这一损失使得理解动态具有挑战性。这些动力学在孤立的情况下没有时间 - 局部描述:它们是非马克维亚语和记忆效应的诱导复杂的效果,这些复杂效果很难解释。为了解决这个问题,我们在这里展示了如何使用任何方法计算的系统相关性来推断高斯环境的任何相关函数,只要系统与环境之间的耦合是线性的。这不仅允许重新构建系统和环境的全部动力,而且还可以为研究系统对环境的影响而开放。为了实现准确的浴缸动力学,我们利用了模拟系统动力学的数值精确方法,该方法基于代表该开放量子系统的过程张量的张量网络的构建和收缩和收缩。使用此功能,我们能够准确地找到任何系统相关功能。为了证明我们方法的适用性,我们显示了当耦合到受阳性驱动器的两级系统时,热量如何在波音浴的不同模式之间移动。
非马尔可夫开放量子动力学的表征具有理论和实践意义。在一篇开创性的作品 [ Phys. Rev. Lett. 120, 040405 (2018) ] 中,提出了一个必要且充分的量子马尔可夫条件,具有清晰的操作解释和与经典极限的对应关系。在这里,我们为一般开放量子动力学提出了两个非马尔可夫性测度,它们与马尔可夫极限完全相一致,并且可以基于系统的多时间量子测量进行有效计算。提出了一种重建底层开放量子动力学的启发式算法,其复杂性与提出的非马尔可夫性测度直接相关。通过数值示例展示了非马尔可夫性测度和重建算法,并仔细重新审视了量子失相动力学中的非马尔可夫性。
与宏观环境耦合的开放系统中的热化通常从系统还原状态到平衡状态的松弛角度进行分析。较少强调浴状态的变化。然而,如前文对某些特定模型所示,在热化过程中,环境可能会经历非平凡的动力学,其冯·诺依曼熵的变化表明,时间尺度甚至比系统的松弛时间还要长;这种行为称为后热化。我们通过模拟各种系统及其环境的完整动态来更详细地分析这种现象。具体而言,后热化被定性地解释为系统与浴之间最初建立的相关性重新转换为环境中自由度之间的相关性的结果。我们还介绍了一些示例系统,其中由于非马尔可夫动力学或存在相互作用,这种重新转换受到抑制。
使用量子算法模拟量子物质中的复杂物理过程和相关性一直是量子计算研究的主要方向,有望实现优于传统方法的量子优势。在这项工作中,我们开发了一种广义量子算法来模拟由算子和表示或林德布拉德主方程表示的任何动态过程。然后,我们通过在 IBM QASM 量子模拟器上模拟 Fenna-Matthews-Olson (FMO) 复合体的动态来演示量子算法。这项工作首次演示了一种用于开放量子动力学的量子算法,该动力学过程涉及现实生物结构,具有中等复杂的动态过程。出于同一目的,我们讨论了量子算法相对于经典方法的复杂性,并基于量子测量的独特性质展示了量子方法的决定性查询复杂性优势。
保持我们的排放量降低净零碳排放,主要涉及将温室气体(GHG)排放降至最低。第一步是减少范围1排放,与建筑物和车辆燃料消耗相关的直接温室气体排放。第二个是减少与购买网络和建筑物购买电力相关的间接温室气体排放量的范围。Orange已经启动了计划,以增加我们从可再生能源(包括风能,太阳能和水力发电)产生的电力供应。解决范围3的排放量也很重要,即使它们超出了公司的直接控制,并且所涉及的方法尚未完全成熟。此范围涵盖了与供应商,员工通勤和商务旅行以及与客户使用相关的下游排放相关的所有上游排放。范围3可以通过优化购买原材料,产品和服务,限制商务旅行和员工通勤,将生态设计原则应用于产品和服务,并更有效地管理废物,从而减少3排放。
与 Josh Aftergood、Noah Berthusen、I-Chi Chen、Joao Getelina、Niladri Gomes、Kai-Ming Ho、Thomas Iadecola、Anirban Mukherjee、Cai-Zhuang Wang、Yongxin Yao、Feng Zhang (爱荷华州立大学和艾姆斯实验室)合作
系统动态收敛到热分布或吉布斯状态是所有物理科学的标准假设。吉布斯状态仅由系统的温度和能量决定。然而,在减小系统尺寸时,即对于纳米级和量子系统,与环境的相互作用不可忽略。那么问题就来了:系统的稳态仍然是吉布斯状态吗?如果不是,稳态如何依赖于相互作用的细节?在这里,我们概述了回答这些问题的最新进展。我们从两个一般途径扩展了最先进的技术:首先,我们采取静态的观点,这假设了所谓的平均力吉布斯状态。这种观点通常用于强耦合热力学领域,其中修正的热力学定律和非平衡涨落关系都是基于这种修正状态建立的。其次,我们采用动态观点,该观点源自开放量子系统领域,研究两种范式中的时间渐近稳定状态。我们描述了证明返回平衡的数学范式,即收敛到平均力吉布斯状态,然后讨论了许多微观物理方法,特别是主方程。最后,我们总结了静力学和平衡动力学之间已建立的联系,并提供了大量未解决的问题。这一全面概述将引起量子热力学、开放量子系统、介观物理学、统计物理学和量子光学等更广泛领域的研究人员的兴趣,并将在纳米尺度上的能量交换方面得到应用,从量子化学和生物学到磁学和纳米尺度热管理。