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超越时间演化的决定论
物理学家们开始越来越认真地考虑非局部、全局、非时间、逆因果或以其他方式超出传统时间演化范式的定律的可能性。然而，当今使用的许多决定论定义仍然以向前的时间演化图景为前提，这显然不适合现代物理学中各种各样的研究计划。随着物理学开始超越时间演化范式，是否仍然有一个有意义的决定论概念需要恢复，作为世界的形而上学属性？在本文中，我们认为有：我们提出了一种不依赖于时间演化图景的思考决定论的方式，并探讨了这种概括对决定论和机会哲学的一些影响。我们在第一部分开始讨论决定论的一些现有定义。在回顾了拉普拉斯定义的一些缺陷之后，我们评估了该概念的几种现有概括。特别是，我们注意到，尽管在研究时空理论时使用的“基于区域”的公式确实避免在定义中构建时间方向，但这种模型理论公式要求我们将决定论纯粹视为给定理论的技术特征，而不是世界的假定形而上学特征。因此，我们认为仍然需要了解在后时间演化范式中，什么样的形而上学图景可以取代时间导向的拉普拉斯决定论概念。在第 3 节中，我们使用基于约束的框架以模态形式提供几种新的决定论定义，区分强、弱和非局域整体决定论，并表明这些定义成功地适应了时间演化范式之外的一系列情况。然后在第 4 节中，我们讨论了这些广义决定论概念的一些有趣后果。在第 5 节中，我们表明这种方法为围绕客观机会性质的长期争论提供了新的见解，因为它表明，在一个满足整体决定论的世界中，可能会发生一些从局部角度来看似乎是概率性的事件，但这些事件并不需要我们从外部角度调用“客观机会”。最后，在第 6 节中，我们讨论了整体决定论与其他几个相关研究计划的关系。
利用连续时间演化的量子计算
计算方法是我们除了科学实验之外探索复杂生物系统特性的最有效工具。由于数字硅计算机的速度已达到极限，因此进展正在放缓。使用完全不同架构的其他类型的计算，包括神经形态计算和量子计算，有望在速度和效率方面取得突破。量子计算利用量子系统的相干性和叠加性来并行探索许多可能的计算路径。这为解决某些类型的计算问题提供了一条从根本上更有效的途径，包括与生物模拟相关的几个问题。特别是，优化问题（凸和非凸）在许多生物模型中都有出现，包括蛋白质折叠和分子动力学。早期的量子计算机将很小，让人想起数字硅计算的早期。了解如何利用第一代量子硬件对于在生物模拟和下一代量子计算机的开发方面取得进展至关重要。本评论概述了量子计算的现状和未来前景，并提供了如何以及在何处应用它来加速生物模拟中的瓶颈的一些指示。
利用连续时间演化的量子计算
计算方法是我们除了科学实验之外探索复杂生物系统特性的最有效工具。由于数字硅片计算机的速度已达到极限，因此进展正在放缓。其他类型的计算采用了截然不同的架构，包括神经形态计算和量子计算，有望在速度和效率上取得突破。量子计算利用量子系统的相干性和叠加性来并行探索许多可能的计算路径。这为解决某些类型的计算问题（包括与生物模拟相关的几个问题）提供了一条从根本上更有效的途径。特别是，优化问题（包括凸优化和非凸优化）在许多生物模型中都具有特色，包括蛋白质折叠和分子动力学。早期的量子计算机规模会很小，让人回想起数字硅片计算的早期。了解如何利用第一代量子硬件对于生物模拟和下一代量子计算机的开发都至关重要。本综述概述了量子计算的当前最新进展和未来前景，并提供了如何以及在何处应用量子计算来加速生物模拟瓶颈的一些指示。
从概率幅度计算量子力学演化的复杂性
编辑：Hubert Saleur 我们研究在配备 Fubini-Study 度量的 Bloch 球面上连接任意源状态和目标状态的时间最优和时间次优量子哈密顿演化的复杂性。这项研究分多个步骤进行。首先，我们通过路径长度、测地线效率、速度效率和连接源状态和目标状态的相应动态轨迹的曲率系数来描述每个幺正薛定谔量子演化。其次，从经典的概率设置开始，在仅对系统物理有部分了解的情况下，可以使用所谓的信息几何复杂性来描述弯曲统计流形上熵运动的复杂性，然后我们过渡到确定性量子设置。在这种情况下，在提出量子演化的复杂性定义之后，我们提出了量子复杂性长度尺度的概念。具体来说，我们讨论了这两个量的物理意义，即布洛赫球面上指定从源状态到目标状态的量子力学演化的区域的可访问（即部分）和可访问（即全部）参数体积。第三，在计算了两个量子演化的复杂性测量和复杂性长度尺度之后，我们将我们的测量行为与路径长度、测地线效率、速度效率和曲率系数的行为进行比较。我们发现，一般来说，高效的量子演化比低效的演化复杂度要低。然而，我们还观察到复杂性不仅仅是长度。事实上，弯曲程度足够的长路径可以表现出比曲率系数较小的短路径更简单的行为。
储存期对压缩储能系统地球化学演化的影响
人们正在考虑将地下多孔含水层用作可再生能源压缩能量储存的储层。在这些系统中，在产量超过需求时注入气体，在需求高峰或产量不足时提取气体用于发电。目前运营的地下能源设施使用盐穴进行储存，使用空气作为工作气体。二氧化碳可能是更受欢迎的工作气体选择，因为在储存条件下，二氧化碳具有高压缩性，可以提高运营效率。然而，二氧化碳和盐水在储存区边界的相互作用会产生化学活性流体，从而导致矿物溶解和沉淀反应，并改变储存区的性质。本研究旨在了解在注入、储存和提取流动周期中使用二氧化碳作为工作气体的地球化学影响。这里，根据 Pittsfield 现场测试的时间表，基于 7 小时注入、11 小时提取和 6 小时储层关闭开发了反应性传输模拟，以评估储层的地球化学演化，运行寿命为 15 年。将存储系统中的演化与 12 小时注入和提取的连续循环系统进行比较。运行时间表研究的结果表明，矿物反应发生在域的入口处。此外，在两个系统中，在 CO 2 酸化盐水循环过程中，内部域的孔隙度得以保留。
用于汉密尔顿演化的量子电路代数压缩
时间相关哈密顿量下的幺正演化是量子硬件模拟的关键组成部分。相应的量子电路的合成通常通过将演化分解为小的时间步骤来完成，这也称为 Trotter 化，这会导致电路的深度随步骤数而变化。当电路元件限制为 SU (4) 的子集时 — — 或者等效地，当哈密顿量可以映射到自由费米子模型上时 — — 存在几个可以组合和简化电路的恒等式。基于此，我们提出了一种算法，该算法使用相邻电路元件之间的代数关系将 Trotter 步骤压缩为单个量子门块。这会导致某些类哈密顿量的固定深度时间演化。我们明确展示了该算法如何适用于几种自旋模型，并展示了其在横向场 Ising 模型的绝热态制备中的应用。
锂离子电池分离器对温度滥用期间气体演化的影响
对锂离子电池提供高能和功率密度的需求，尤其是充电时间很短，可导致其稳定窗口限制的频繁操作。这会导致负载增加，材料压力，锂电镀的风险和高温，所有这些都激发了有关电池安全性的深入研究。锂离子电池最重大的安全问题是热失控，这是一系列级联的放热反应，可能导致火灾甚至爆炸性故障。[3]热失控之前是一个自加热阶段，其中来自细胞成分的分流位置的放热反应会增加温度。进行反应。[4]这需要对发生的反应进行深刻的理解。各种实验方法用于在自加热和热失控过程中获得对过程的见解，并评估总体电池安全性，例如指甲穿透，压碎和烤箱测试。[3C，5]所有这些测试通常通过各种机制提高电池的温度，例如导致机械损坏诱导短路，从而导致放热分解反应。烤箱测试允许控制调节调节，因此，对特定反应过程的研究及其与电化学行为的相关性。在某些温度和阶段，自我
一种用于参数化电路时间演化的高效量子算法
我们引入了一种新颖的混合算法，使用参数化量子电路模拟量子系统的实时演化。该方法名为“投影变分量子动力学”（p-VQD），实现了将精确时间演化迭代、全局投影到参数化流形上。在小时间步长极限下，这相当于 McLachlan 的变分原理。我们的方法之所以有效，是因为它表现出与变分参数总数的最佳线性缩放。此外，它是全局的，因为它使用变分原理一次优化所有参数。我们方法的全局性大大扩展了现有高效变分方法的范围，而这些方法通常依赖于对变分参数的受限子集进行迭代优化。通过数值实验，我们还表明，我们的方法比现有的基于时间相关变分原理的全局优化算法特别有利，由于参数数的二次缩放要求高，不适合大型参数化量子电路。
咖啡基因组提供了对咖啡因生物合成融合演化的见解
咖啡是一种有价值的饮料作物，由于其特征性的味道，香气和咖啡因的刺激作用。我们生成了该物种咖啡佳虫的高质量草稿基因组，该种类在Asterid被子植物中显示了保守的染色体基因顺序。尽管没有显示出在番茄等茄科物种中鉴定出的全基因组三重固定的迹象，但该基因组包括几种特定物种的基因家族膨胀，其中包括N-甲基转移酶（NMT）参与咖啡因生产，国防相关的基因，以及涉及碱性蛋白酶的二级混合物合成。咖啡因NMT的比较分析表明，这些基因通过可可和茶的基因独立于基因而扩展，这表明eudicots中的咖啡因是多形的起源。W
开放系统中随时间演化的量子叠加和相干图的丰富内容
我们讨论了与耗散环境耦合的多态系统随时间演化的约化密度矩阵 (RDM) 的一般特征。我们表明，通过相干图，即系统站点方格上 RDM 实部和虚部的快照，可以有效且透明地可视化动态的许多重要方面。特别是，相干图的扩展、符号和形状共同表征了系统的状态、动态的性质以及平衡状态。系统的拓扑结构很容易反映在其相干图中。行和列显示量子叠加的组成，它们的填充表示幸存相干的程度。虚 RDM 元素的线性组合指定瞬时群体导数。主对角线包含动力学的非相干分量，而上/下三角区域产生相干贡献，从而增加 RDM 的纯度。在开放系统中，相干图演变为围绕主对角线的带，其宽度随温度和耗散强度的增加而减小。我们用具有 Frenkel 激子耦合的 10 位模型分子聚集体的例子来说明这些行为，其中每个单体的电子态都耦合到谐波振动浴中。