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![arXiv:2004.11416v1 [quant-ph] 2020 年 4 月 23 日](/simg/g:\will\search\icon\source\e\e3e09abb17f65665fa0cb6129ca0672c0416468c.webp)
arXiv:2004.11416v1 [quant-ph] 2020 年 4 月 23 日
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，并且可以实现精确经典算法的指数级加速。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。
通过 DNA 扩展“aplysinospin 级联”......
自然界中成千上万的例子证明了光诱导反应在生物合成转化中的重要性。1 光化学在于利用光子将感兴趣的底物从基态转移到激发态，底物可以在激发态下发生反应，随后发生转化。然而，这些高能中间体特别难以驯服，并且会产生不寻常的和不可预见的反应性。人们已经开发出各种策略来利用这些瞬变物种并指导光诱导转化。2 其中，使用特定的超分子相互作用来模板反应被认为是一种特别有吸引力的策略。3 事实上，通过提供确定的二维或三维环境，弱相互作用（例如静电、氢键、p 堆积等）可以模板反应分子并诱导区域和立体选择性。这种策略自然延伸到使用生物分子作为模板支架。4
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。
芝诺效应的多种形式带来的 Grover 加速
N 缩放作为 Grover 的原始算法。一个自然的问题是，芝诺效应的其他表现形式是否也可以在物理现实模型中支持最佳加速（通过直接模拟应用，而不是通过支持通用门集间接实现）。在本文中，我们表明它们可以支持这种加速，无论是由于测量、退相干，还是激发态衰减为计算无用状态。我们的结果还提出了多种实现加速的方法，这些方法不依赖于芝诺行为。我们将这些算法分为三个系列，以便于对如何获得加速有条不紊的理解：一个基于相位踢动，包含绝热计算和连续时间量子行走；一个基于失相和测量；最后一个基于激发态内振幅的破坏，我们不知道任何先前的结果。这些结果表明，基于这些效应的模拟量子计算的新范式可能存在令人兴奋的机会。
引导卤化物钙钛矿中的能量转移——...
引导能量流和纳米晶体发色团混合组件中产生的激发态的性质对于实现它们的光催化和光电应用至关重要。通过结合稳态和时间分辨的吸收和光致发光 (PL) 实验，我们探测了 CsPbBr 3 -罗丹明 B (RhB) 混合组件中的激发态相互作用。PL 研究表明，CsPbBr 3 发射猝灭，同时 RhB 荧光增强，表明存在单线态能量转移机制。瞬态吸收光谱表明这种能量转移发生在 ~ 200 ps 的时间尺度上。为了了解能量转移是通过 Förster 还是 Dexter 机制发生的，我们利用简便的卤化物交换反应通过与氯化物合金化来调整供体 CsPbBr 3 的光学特性。这样，我们便可以调节供体 CsPb(Br 1-x Cl x ) 3 发射和受体 RhB 吸收之间的光谱重叠。对于 CsPbBr 3 - RhB，能量转移速率常数 (k ET ) 与 Förster 理论非常吻合，而与氯化物合金化以产生富含氯化物的 CsPb(Br 1-x Cl x ) 3 则更利于 Dexter 机制。这些结果凸显了优化供体和受体特性对于设计采用能量转移的光收集组件的重要性。通过纳米晶体供体的卤化物交换可以轻松调节光学特性，这为研究和定制钙钛矿发色团组件中的激发态相互作用提供了独特的平台。
GW，GW-BSE及以后：Quasiparticle激发，光学
•关键现象 - 相关的3或4颗粒激发，现场驱动的时间依赖性过程，非线性光谱，激发态动力学等。- 从头算方法和公共领域软件（包括相关且准确的多电子交互）仍有有效解决。
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。
基于织物的柔性热电发电机
从载体 - phonon相互作用的角度讨论了氧化钨氧化钨（WO 3）的结构变化（WO 3），这是一种有希望的可见光响应性光催化剂。高速时间分辨X射线吸收光谱在光激发后立即观察到的前边缘峰的增加归因于由于Fröhlich-Polaron通过与光学纵向纵向音子的相互作用而产生的局部晶格失真。双分子重组可以通过双丙酸酯状态的形成来抑制，并且预期光催化中的高内部量子产率。双极状态在电子激发状态下是不稳定的状态，并通过声子 - 呼应相互作用放松到电子激发态中的稳定结构。在稳定的结构中，发现过渡偶极矩几乎为零，表明非辐射型过渡到电子基态，并且在电子激发态中的寿命很长。
超级宽带近红外上的太阳能收获
Glasgow, G1 1XL, UK Corresponding authors, e-mail: * arnaoutakis@hmu.gr , # bryce.richards@kit.edu Abstract Upconversion – the absorption of two or more photons resulting in radiative emission at a higher energy than the excitation – has the potential to enhance the efficiency of solar energy harvesting technologies, most notably photovoltaics.但是，所需的超高光强度和灯笼离子的狭窄吸收带限制了有效的太阳能利用率。在本文中，我们报告了令人兴奋的上转换器，其浓度的阳光在通量密度高达2300个太阳下，辐射仅限于硅带隙以下的光子能量（对应于波长= 1200 nm）。上转换到= 980 nm是通过在荧光聚合物基质中使用六角形的Erbium掺杂钠yttrium yttrium yttrium yttrium yttrium yttrium yttrium yttrium yttrium yttrium yttrium yttrium yttrium yttrium yttrium yttrium yttrium。上转换具有与辐照度的非线性关系，因此在高辐照度下，在过程变为线性的情况下发生阈值。对于β -Nayf 4：25％ER 3+，我们在320个太阳下浓缩的阳光下发现了两个光子阈值。值得注意的是，该阈值低于相应的激光激发，并且可能与所有共同激发的ER 3+离子水平和激发的吸收有关。这些结果突出了一条利用光伏的太阳光谱的途径。简介上转换（UC）是一个非线性光子过程，可以添加来自两个或多个较低能量光子的能量，从而导致单个较高能量光子的发射[1]。第一个激发态通过基态吸收（GSA）填充。uc已在激光器[2]，生物医学成像[3]，[4]，抗爆炸[5]，[6]，塑料回收[7]和太阳能收获[8]，[9]，[9]，[10]中进行了研究。对于光伏，这可能是绕过太阳能光谱中与子频带光子相关的太阳能电池传输损失的一种有前途的方法[11]。计算表明，在理想情况下，UC可以提高单连接太阳能电池的理论上效率（Shockley-Queisser）极限从33％到48％[11]。有效的稀有地球[12]，[13]，[14]上转换器的外部转换器高达9.5％，外部UC量子产量（EUCQY），这是外部发射与入射光子的比率。稀有的稀土上转换器具有较高的近红外（NIR）Eucqy的表现最高的硅[14]，[15]和钙钛矿太阳能电池[16]。在三价灯笼离子中，UC通过部分填充的4F壳中的辐射过渡发生。额外光子的激发态吸收（ESA）可以产生更高的激发态。然而，可以通过第一个激发态以第一个激发态的能量传递向上转换（ETU）来进行更有效的过程，尤其是在较低的激发能力密度下，如图1（a）。一个离子的能量被捐赠给附近的离子，将其推广到更高的亚稳态状态，而敏化剂的能量又回到基态。
囚禁离子中的 Mølmer-Sørensen 门入门
我们用电磁捕获的原子离子晶体来表示量子比特或自旋，每个离子内的两个电子能级表现为有效量子比特或自旋 1/2 粒子。电子能级的具体选择取决于原子元素以及用于操纵和测量量子比特状态的所需控制场类型。这些量子比特状态对于执行量子信息处理的最重要特征是 (a) 能级寿命长且表现出出色的相干性，(b) 能级状态具有适当的强光学跃迁到辅助激发态，允许通过光泵浦进行量子比特初始化并通过荧光进行量子比特检测，以及 (c) 量子比特通过可外部控制和门控的相干耦合进行交互。这将原子种类限制为少数元素和量子比特/自旋态，这些元素和量子比特/自旋态要么被编码为具有射频/微波频率分裂的单个外电子原子的 S 1 / 2 超精细或塞曼基态（例如，Be + 、Mg + 、Ca + 、Sr + 、Ba + 、Cd + 、Zn + 、Hg + 、Yb + ），要么被编码为具有光频率分裂的单个或双外电子原子的基态和 D 或 F 亚稳态电子激发态（例如，Ca + 、Sr + 、Ba + 、Yb + 、B + 、Al + 、Ga + 、In + 、Hg + 、Tl + 、Lu + ）。某些种类（例如，Ba + 、Lu + 、Yb + ）具有足够长的 D 或 F 亚稳态激发态寿命，以在其超精细或塞曼能级中承载量子比特，并具有射频/微波分裂。