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自旋玻色子模型的性能研究
用于量子动力学模拟的量子算法传统上基于实现时间演化算子的 Trotter 近似。这种方法通常依赖于深度电路，因此受到可用噪声和近期量子硬件的重大限制的阻碍。另一方面，变分量子算法 (VQA) 已成为不可或缺的替代方案，可在当今硬件上进行小规模模拟。然而，尽管最近为量子动力学开发了 VQA，但尚未对其效率和可扩展性进行详细评估。为了填补这一空白，我们应用了基于 McLachlan 原理的 VQA 来模拟自旋玻色子模型在不同水平的实际硬件噪声以及不同物理状态下的动力学，并讨论了算法的准确性和随系统大小而变化的缩放行为。我们观察到变分方法与一般的、物理驱动的波函数假设相结合使用时具有良好的性能，并将其与传统的一阶 Trotter 演化进行了比较。最后，基于此，我们对经典难处理系统的模拟进行了扩展预测。我们表明，尽管变分法明显降低了量子门成本，但其当前实现不太可能为时间相关问题的解决带来量子优势。
多模捕获的干涉仪与非互操作玻色...
我们在实验上证明了一个多模干涉仪，其中包含一个被困在谐波电势中的39 K原子的玻色子凝结物，在该原子间相互作用中可以取消利用Feshbach的共振。kapitza-dirac从光学晶格中的衍射将BEC一致地分配在多个动量成分中，同样间隔，形成了不同的干涉路径，而轨迹被捕获的har-nonig势封闭。我们研究了两种不同的干涉方案，其中重组脉冲是在确定电位的全部或一半振荡后应用的。我们发现，干涉仪输出处动量成分的相对幅度通过诱导的谐波电位相对于光学晶格的诱导位移对外力敏感。我们展示了如何校准干涉仪，充分表征其输出并讨论透视改进。
玻色-哈伯德模型中超出古兹维勒近似的量子涨落
我们基于从 Gutzwiller 平均场假设得出的作用的正则量化，开发了 Bose-Hubbard 模型的量子多体理论。我们的理论是对弱相互作用气体 Bogoliubov 理论的系统推广。该理论的控制参数定义为 Gutzwiller 平均场状态之上的零点涨落，在所有范围内都保持很小。该方法在整个相图中提供了准确的结果，从弱相互作用超流体到强相互作用超流体，再到 Mott 绝缘相。作为具体应用示例，我们研究了两点相关函数、超流体刚度、密度涨落，发现它们与可用的量子蒙特卡罗数据具有定量一致性。特别是，恢复了整数和非整数填充时超流体-绝缘体量子相变的两个不同普适性类。
关联玻色子量子场多模态的纠缠和光学非经典性
有几种方法可以质疑物理系统状态的具体量子力学特性。首先，人们可能会问它的相干性有多强。量子态相干叠加的存在是物质波干涉现象的起源，因此，这是一个典型的量子特征，对此提出了几种测量和证据（有关最近的综述，请参阅 [1]）。其次，当所研究的系统是二分或多分系统时，其组成部分的纠缠是另一个内在的量子特征。有大量文献探讨了各种测量方法来量化给定状态中包含的纠缠量 [2–14]。最后，对于玻色子量子场的模式，出现了第三种非经典性概念，通常称为光学非经典性。根据格劳伯的观点，光场的相干态（及其混合态）被视为“经典”，因为它们具有正的格劳伯-苏达山 P 函数 [15]。从那时起，多年来人们开发了多种光学非经典性测量方法，以测量与光学经典状态的偏离 [15–41]。光场量子态的这三种不同的、典型的量子属性被认为可作为量子信息或计量学的资源 [38, 39, 42–44]。那么自然而然地就会出现一个问题：这些属性之间有着什么样的定量关系。例如，在 [45] 中，给出了使用非相干操作从具有给定相干度的状态中可以产生多少纠缠的界限：这将相干性与纠缠联系起来。在 [46] 中，状态的相干性和光学非经典性被证明是相互关联的：远对角线密度矩阵元素 ρ ( x, x ′ ) 或 ρ ( p, p ′ ) 的显著值（称为“相干性”）是状态的光学非经典性的见证。我们的目的是建立多模玻色子场的光学非经典性和二分纠缠之间的关系。直观地看，由于所有光学经典态都是可分离的，因此强纠缠态应该是强光学非经典态。相反，仅具有弱光学非经典性的状态不可能高度纠缠。为了使这些陈述精确且定量，我们需要测量纠缠度和光学非经典性。作为评估二分纠缠的自然指标，我们使用形成纠缠 (EoF) [4]。关于光学非经典性，我们使用最近引入的单调性 [38, 39]，我们将其称为总噪声单调性 ( M TN )。它是通过将纯态上定义的所谓总噪声∆x2+∆p2扩展到混合态（通过凸屋顶结构，参见(1)）得到的，对于该值来说，它是光学非经典性的一个完善的量度[38–41]。我们的第一个主要结果（定理 1 和 1'）在于，对于 n = n A + n B 模式的二分系统的任意状态 ρ，EoF(ρ) 关于 M TN (ρ) 的函数有一个上限。特别地，当 n A = n B = n/ 2 时，这个上限意味着包含 m 个纠缠比特的状态必须具有光学非经典性（通过 M TN 测量），并且该光学非经典性随 m 呈指数增长。作为应用，我们表明，当可分离纯态撞击平衡光束分束器时可以产生的最大纠缠度由该状态的光学非经典性的对数所限制，通过 M TN 测量。换句话说，虽然众所周知分束器可以产生纠缠 [28, 47, 48]，但纠缠量受到本态光学非经典性程度的严重限制。定理 1 和 1' 中的界限可以很容易地计算出纯态的界限，因为 EoF 与还原态的冯·诺依曼熵相重合，而 M TN 与总噪声相重合。然而，对于混合态，界限与两个通常难以评估的量有关。我们的第二个主要结果（定理 2）解决了这个问题
玻色子量子计算优势资源
量子计算机有望大幅超越其经典计算机。然而，实现这种计算优势的非经典资源很难确定，因为这些潜在优势的产生并非单一资源，而是多种资源的微妙相互作用。在本信中，我们表明，每个玻色子量子计算都可以重铸为连续变量采样计算，其中所有计算资源都包含在输入状态中。利用这种简化，我们推导出一种用于强模拟玻色子计算的通用经典算法，其复杂性与输入状态和测量设置的非高斯恒星等级成比例。我们进一步研究了有效模拟相关连续变量采样计算的条件，并基于缺乏被动可分离性确定了非高斯纠缠的操作概念，从而阐明了压缩、非高斯性和纠缠等玻色子量子计算资源的相互作用。
关于超椅子中子气体中玻色 - 符合体形成的可能性
建议从中子陷阱中超冷的中子的异常泄漏可能与其中的多核子形成有关。表明，即使在没有二氧化酮作为游离稳定颗粒的情况下，温度t小于10 -3 k的超低中子的气体也应形成培养基bose冷凝物。考虑了中子星中葡萄球子的稳定性的假设而产生的后果。讨论了在其中和沉重的核中形成bose冷凝物的条件。
费米子和玻色子以外的粒子交换统计
人们普遍认为，量子力学中只有两种类型的粒子交换统计数据，即费米子和玻色子，二维中的任意子除外 1–5 。原则上，第二种例外被称为准统计数据，它延伸到二维之外，曾被视为 6 但被认为在物理上等同于费米子和玻色子 7–9 。本文我们表明，物理系统中可以存在与费米子或玻色子都不等价的非平凡准统计数据。这些新型全同粒子遵循广义不相容原理，从而产生不同于任何自由费米子和玻色子的奇异自由粒子热力学。我们通过开发准粒子的第二种量化来制定我们的理论，该量化自然包括完全可解的非相互作用理论并结合局部性等物理约束。然后，我们构建了一维和二维的精确可解量子自旋模型系列，其中自由准粒子以准粒子激发的形式出现，它们的交换统计数据可以在物理上观察到，并且与费米子和玻色子明显不同。这表明凝聚态系统中可能存在一种新型准粒子，而且从更推测的角度来看，可能存在以前未考虑过的基本粒子类型。
环境辅助的玻色量量子通信
量子假设检验的最终目标是在所有可能的经典策略中实现量子优势。在量子读取方案中，这是从光学内存中获取信息的，其通用单元在两个可能的有损通道中存储了一些信息。我们在理论上和实验上表明，通过实用的光子计数测量结果与模拟最大样本决策相结合，可以获得量子优势。特别是，我们表明该接收器与纠缠的两种模式挤压真空源相结合，能够以相同的平均输入光子数量相干状态的统计混合物胜过任何策略。我们的实验发现表明，量子和简单的光学器件能够增强数字数据的读数，为量子读数的真实应用铺平了道路，并使用基于波斯克尼克损失的二元歧视的任何其他模型进行了潜在应用。
半导体量子阱微腔中的光的玻色-爱因斯坦凝聚
当具有整数自旋的粒子在低温和高密度下聚集时，它们会发生玻色-爱因斯坦凝聚 (BEC)。原子、磁振子、固态激子、表面等离子体极化子和与光耦合的激子表现出 BEC，由于大量占据相应系统的基态，因此产生高相干性。令人惊讶的是，最近发现光子在有机染料填充的光学微腔中表现出 BEC，由于光子质量低，这种情况发生在室温下。在这里，我们证明无机半导体微腔内的光子也会热化并经历 BEC。虽然人们认为半导体激光器是在热平衡之外运行的，但我们在系统中确定了一个热化良好的区域，我们可以清楚地区分激光作用和 BEC。半导体微腔是探索量子统计光子凝聚体的物理和应用的强大系统。实际上，光子 BEC 在比激光器更低的阈值下提供其临界行为。我们的研究还显示了另外两个优点：无机半导体中没有暗电子态，因此这些 BEC 可以持续存在；量子阱提供更强的光子-光子散射。我们测量了一个未优化的相互作用参数 (̃ g ≳ 10 –3)，该参数足够大，可以了解 BEC 内相互作用的丰富物理特性，例如超流体光。
使用光学和微波玻色子系统的模拟计算
3在光学合成频率晶格中的可编程大规模仿真16 3.1简介。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16 3.2结果。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。20 3.2.1带结构的测量。。。。。。。。。。。。。。。。。。22 3.2.2准备任意输入状态。。。。。。。。。。。。。。。。。。。23 3.2.3模拟具有超过100K晶格位点的晶格。。。。。。。25 3.3讨论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 3.4实验设置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。30 3.4.1设置表征。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。32 3.4.2实际空间占用测量。。。。。。。。。。。。。。。36 3.4.3带结构测量。。。。。。。。。。。。。。。。。。。39 3.4.4输入状态准备。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。44 3.5补充结果。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。47