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World File Search System热平衡
一般量子比特中的 LQU 与 LQFI 的比较研究......
我们推导出混合量子比特-量子三体轴对称 (AS) 状态的局部量子不确定性 (LQU) 和局部量子 Fisher 信息 (LQFI) 的紧凑闭式形式。这使我们能够详细研究量子关联，并为自旋 (1/2, 1) 系统提供一些本质上新颖的结果，该系统的哈密顿量包含十种独立的物理重要参数。作为推导公式的应用，我们研究了这两个量子关联度量在热平衡下的行为。在它们的行为中观察到了对量子信息处理很重要的新特征。具体而言，在温度或相互作用参数平稳变化的情况下，LQU 和 LQFI 的行为会出现一系列突然变化。有趣的是，在某些情况下，在 LQU 的行为中观察到突然转变，但在 LQFI 中没有观察到，反之亦然。此外，我们的紧凑公式为将它们应用于其他问题开辟了一条道路，例如，在研究环境对开放系统中量子关联的影响时。
通过统一系统建模和缩小搜索空间实现可重构电池系统的高效最优控制
摘要 —可重构电池系统 (RBS) 正在成为一种有前途的解决方案，可提高容错性、充电和热平衡、能量输送等。为了优化这些性能指标，需要制定和解决高维非线性整数规划问题。在此过程中，需要解决来自非线性电池特性、离散开关状态、动态系统配置以及大型系统固有的维数灾难的多重挑战。因此，我们提出了一个统一的建模框架来适应 RBS 的各种潜在配置，甚至涵盖不同的 RBS 设计，大大促进了 RBS 的拓扑设计和优化问题制定。此外，为了解决制定的 RBS 问题，搜索空间被定制为仅包含可行的 SSV，从而确保系统安全运行，同时大幅减少搜索工作量。这些提出的方法侧重于统一系统建模和缩小搜索空间，为有效制定和高效解决 RBS 最优控制问题奠定了坚实的基础。仿真和实验测试证明了所提出方法的准确性和有效性。
局部汉密尔顿算子的吉布斯态互信息的指数衰减
物理系统的热平衡性质可以用吉布斯态来描述。因此，了解何时可以轻松描述此类状态非常重要。特别是，如果远距离区域之间的相关性很小，情况就是如此。在这项工作中，我们考虑在任何温度下具有局部、有限范围、平移不变相互作用的一维量子自旋系统。在这种情况下，我们表明吉布斯态满足相关性的均匀指数衰减，而且，两个区域之间的互信息随其距离呈指数衰减，与温度无关。为了证明后者，我们表明，对于在任何温度下具有局部、有限范围相互作用的一维量子自旋系统，无限链热态相关性的指数衰减、指数均匀聚类和互信息的指数衰减都是等价的。特别是，Araki 的开创性结果表明这三个条件在平移不变的情况下成立。我们使用的方法基于 Belavkin-Staszewski 相对熵和 Araki 开发的技术。此外，我们发现，我们所考虑的系统的吉布斯状态超指数地接近饱和 Belavkin-Staszewski 相对熵的数据处理不等式。
互信息作为总相关性变化的度量的不可靠性
以各种形式伪装的相关性是经典和量子系统中一系列重要现象的基础，例如信息和能量交换。量子互信息和相关矩阵的范数都被视为总相关性的适当度量。我们证明，当应用于同一系统时，这两个度量实际上可以表现出明显不同的行为，至少在两种极端情况下除外：当没有相关性时和当存在最大量子纠缠时。我们通过提供相互作用的二分系统度量的时间导数的解析公式来进一步量化差异。我们认为，要正确解释相关性，应该考虑相关矩阵（以及子系统的简化状态）提供的全部信息。标量（例如相关矩阵的范数或量子互信息）只能捕捉相关性复杂特征的一部分。作为一个具体的例子，我们表明在描述与相关性相关的热交换时，这两个量都不能完全捕捉潜在的物理特性。作为副产品，我们还证明了具有局部和短程相互作用的系统中量子互信息的面积定律，而无需假设马尔可夫性或最终热平衡。
通过能源桩进行地下太阳能储存
传统的嵌入地热回路的桩，称为能源桩，已被成功用作地源热泵系统的热交换器。对于以供暖为主的地区，长期保持地面热平衡对地源热泵系统至关重要。太阳能是手动给地面充电最可行的能源。在本研究中，使用数值模拟研究了用于地下太阳能储存的能源桩-太阳能集热器耦合系统的热性能。结果表明，能源桩-太阳能集热器耦合系统应采用较低的流速，以节省循环泵的运行成本。对于桩长为 30 m 的情况，当质量流速从 0.3 降至 0.05 kg/s 时，太阳能储存率下降约 2%。在一年中，太阳能储存的最大日平均率达到 150 W/m。研究还发现，增加桩的长度和直径可以通过保持系统温度相对较低来提高系统的热性能。此外，经过一年的运行，桩间热干扰对降低太阳能存储率的影响被量化为对于桩间间距为3倍桩直径的组群在10 W / m以内。
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S1 -- 连续工作额定值：恒定负载，持续时间足够长，使电机达到热平衡。 S3 -- 不启动的间歇周期性工作类型：恒定负载下一系列相似的工作周期，由无负载（零主轴转速）条件分隔。 S6 -- 连续运行 - 周期性工作类型：恒定负载下一系列相似的工作周期，由无负载（但连续运行）条件分隔。 S3 和 S6 额定值表示为给定周期持续时间内给定百分比的负载周期的可用功率。如果未指定周期持续时间，则默认为 10 分钟。 15hp S3-30%，60min——主轴在恒定负载下运行 18 分钟（60 分钟周期的 30%）时，主轴的 S3 额定功率为 15hp。 10KW S6-60%——主轴在恒定负载下运行 6 分钟（10 分钟周期的 60%）时，主轴的 S6 额定功率为 10 kW。 峰值负载额定功率——可用于极短时间的瞬时功率，例如进入切割或用于加速主轴。
![arXiv:2106.08394v4 [quant-ph] 2022 年 9 月 15 日](/simg/5\5551e825bc98050d31cc77830cc78299673676fa.webp)
arXiv:2106.08394v4 [quant-ph] 2022 年 9 月 15 日
我们展示了在数字量子计算机上对量子场论非平衡动力学的模拟。作为一个代表性的例子，我们考虑 Schwinger 模型，这是一个 1+1 维 U(1) 规范理论，通过 Yukawa 型相互作用耦合到标量场理论描述的热环境。我们使用在空间晶格上离散化的 Schwinger 模型的哈密顿量公式。通过追踪热标量场，Schwinger 模型可以被视为一个开放的量子系统，其实时动力学由马尔可夫极限中的 Lindblad 方程控制。与环境的相互作用最终使系统达到热平衡。在量子布朗运动极限中，Lindblad 方程与场论 Caldeira-Leggett 方程相关。通过使用 Stinespring 膨胀定理和辅助量子比特，我们使用 IBM 的模拟器和量子设备研究了 Schwinger 模型中的非平衡动力学和热态准备。作为开放量子系统的场论的实时动力学和此处研究的热态准备与核物理和粒子物理、量子信息和宇宙学中的各种应用相关。
劳伦斯伯克利国家实验室
我们展示了在数字量子计算机上对量子场论非平衡动力学的模拟。作为一个代表性的例子，我们考虑 Schwinger 模型，这是一个 1+1 维 U(1) 规范理论，通过 Yukawa 型相互作用耦合到标量场理论描述的热环境。我们使用在空间晶格上离散化的 Schwinger 模型的哈密顿量公式。通过追踪热标量场，Schwinger 模型可以被视为一个开放的量子系统，其实时动力学由马尔可夫极限中的 Lindblad 方程控制。与环境的相互作用最终使系统达到热平衡。在量子布朗运动极限中，Lindblad 方程与场论 Caldeira-Leggett 方程相关。通过使用 Stinespring 膨胀定理和辅助量子比特，我们使用 IBM 的模拟器和量子设备研究了 Schwinger 模型中的非平衡动力学和热态准备。作为开放量子系统的场论的实时动力学和此处研究的热态准备与核物理和粒子物理、量子信息和宇宙学中的各种应用相关。
除了弱耦合之外，能量测量仍然保持温度测量最优
我们开发了一种探针-样品相互作用中有限耦合量子测温的一般微扰理论，最高可达二阶。根据假设，探针和样品处于热平衡状态，因此探针由平均力吉布斯态描述。我们证明，仅通过对探针进行局部能量测量，就可以实现最终的测温精度——耦合精度达到二阶。因此，在这种情况下，试图从相干性中提取温度信息或设计自适应方案不会带来任何实际优势。此外，我们为量子 Fisher 信息提供了一个闭式表达式，它捕捉了探针对温度变化的敏感性。最后，我们用两个简单的例子来衡量和说明我们公式的易用性。我们的形式化方法没有对动态时间尺度的分离或探针或样品的性质做出任何假设。因此，通过提供对热灵敏度和实现它的最佳测量的分析见解，我们的结果为在有限耦合效应不能忽略的装置中进行量子测温铺平了道路。
量子处理器上的长寿命拓扑时间晶体序
物质的拓扑有序相逃避了朗道的对称破缺理论，其特点是各种有趣的特性，如长程纠缠和对局部扰动的内在稳健性。将它们扩展到周期性驱动系统会产生在热平衡中被禁止的奇异新现象。在这里，我们报告了对这种现象的迹象的观察——预热拓扑有序时间晶体——其中可编程超导量子位排列在方格上。通过用表面码哈密顿量周期性地驱动超导量子位，我们观察到离散时间平移对称破缺动力学，这种动力学仅表现在非局部逻辑算子的亚谐波时间响应中。我们进一步通过测量非零拓扑纠缠熵并研究其后续动力学，将观察到的动力学与底层拓扑序联系起来。我们的研究结果证明了使用嘈杂的中尺度量子处理器探索物质的奇异拓扑有序非平衡相的潜力。