1。引入许多相互作用粒子的物理系统高度复杂,由于粒子之间的相关性而难以分析。许多粒子量子系统特别困难,因为纠缠导致量子相关性引起的添加综合性。外来现象(例如超流体和超导性)是由于这种量子相关性引起的。我们仍然无法对这些现象做出充分的数学解释,但是近年来在这些非常基本的问题上已经有了一些进展。我们将简要说明量子多粒子系统分析的特别基本方面的进展。这个问题是要了解基态,即最低能量的状态,即在三个维度上相同粒子相互作用的量子系统。考虑一个大的,即热力学,密度系统> 0的相同非层次主义颗粒的系统。我们对这些粒子之间相互作用的唯一假设是它是一种反击的两体相互作用。问题是这种系统的基态能量密度是什么。在1957年的精确纸中[12],李,黄和杨预测能量密度e有一个通用的渐近公式。
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。
造成量子非局域性和违反贝尔不等式的原因。3纠缠一直是量子信息技术和工艺发展的重要资源。4–13 利用纠缠进行量子信息处理依赖于操纵量子系统的能力,无论是在气相还是固相中。在我们之前的工作中,我们研究了纠缠以及在光学捕获的极性和/或顺磁性分子阵列中进行量子计算的前景,这些分子的斯塔克能级或塞曼能级作为量子比特。13,14 在这里,我们考虑被限制在光阱中的 87 个 Rb 原子的玻色-爱因斯坦凝聚态 (BEC) 15,并研究其自旋和动量自由度之间的纠缠。原子的超精细塞曼能级及其量化动量可以作为量子比特,甚至是更高维的量子比特,即具有 d 维的量子比特。我们注意到,在气态系统中实现玻色-爱因斯坦凝聚态,随后又演示了自旋轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚态 16,为量子控制开辟了新途径。在反应动力学的背景下,自旋轨道耦合
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。
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。
玻色-爱因斯坦凝聚态 (BEC) 是物质的一种量子态,其中玻色子粒子在单一本征态中形成宏观种群。预测这种状态的理论 [ 1 ] 等待了 70 年才在实验室中被探索 [ 2 , 3 ],这一里程碑式的成就开启了近 30 年在超冷原子和量子模拟器领域的卓有成效的研究 [ 4 ]。然而,尽管取得了进展,常用的 BEC 测量技术在提供的信息方面并不完整。成像是 BEC 测量技术的核心。通过将光照射穿过原子云并记录其投射的阴影,可以提取特定状态下原子的密度。通常有两种成像模式:原位,对仍在陷阱内的云进行成像,或飞行时间 (TOF)。后者通过打开陷阱并记录云膨胀后的原子密度来完成 [ 5 ];它类似于在光学中测量“远场”的强度。如果粒子在膨胀过程中不相互作用,并且云的初始尺寸相对于最终膨胀尺寸可以忽略不计,则 TOF 图像提供云的动量分布,即波函数的空间傅里叶变换的幅度。如果存在相互作用,但最终密度足够低,以至于它们可以忽略不计,则测量的动量分布的动能反映初始动能加上相互作用能。这些成像模式仅捕获状态的部分信息,因为它们仅在单个时间点和单个平面上测量密度,无论是原位还是 TOF。然而,BEC 是量子对象,因此它们是物质波 [6],其特征是振幅和相位。因此,要表征 BEC,必须在它们演化过程中获得其在空间中任何地方的振幅和相位的完整图。因此,依靠这两种模式,创新的
在其成立的早期,量子力学也被称为波浪力学,量子状态被称为波形[1],这突显了材料运动的经典轨道现实的根本性,这种情况在现代量子光学上反转,在现代量子上,经典性与波动性质和非类粒子相关(量子性7 pontic)是与2相关的pontos iS pontos is classication s的相关性。对非经典性的追求导致量子光学的出现,许多理论上鉴定了光的非经典特性(玻璃体场),例如挤压,反式堆积,副统计统计数据,SchrödingerCat States等,这些量子已经经验丰富,并且已经经验丰富,并且已经进行了数量的量化。现在已广泛认识到,波斯环境状态的非经典性是量子力学的基本组成部分,也是量子实践中的重要资源,具有广泛的应用。已做出了明显的努力来检测和量化国家的非古老性,并引入了各种措施或量化器。第一个广泛使用的数量来表征光的非经典性,似乎是曼德尔的Q参数[11],它使用光子数与泊松分布的偏差来指示非经典性。各种基于距离的
何文伟博士现为斯坦福大学理论物理研究所博士后学者,研究非平衡量子多体现象和新兴量子技术的应用。此前,他是哈佛大学的摩尔博士后研究员,与 Mikhail Lukin 教授和 Eugene Demler 教授一起工作。从 2022 年 8 月开始,他将担任新加坡国立大学校长青年(助理)教授。何文伟于 2017 年在日内瓦大学师从 Dmitry Abanin 教授获得博士学位,2015 年在滑铁卢大学/圆周研究所师从 Guifre Vidal 教授获得理学硕士学位,2013 年在普林斯顿大学获得学士学位,与 Duncan Haldane 教授一起工作。摘要:普遍性是指复杂系统普遍属性的出现,这些属性不依赖于精确的微观细节。量子热化是强相互作用量子多体系统非平衡动力学的一个例子,其中局部区域随着时间的推移变得由吉布斯集合很好地描述,而该集合仅受少数几个系统参数(例如温度和化学势)控制。局部区域与其补体(“浴”)之间产生的大量纠缠是这种普遍性出现的关键。在这次演讲中,我将介绍一种新的普遍行为,它源于某些类型的量子混沌多体动力学,超越了传统的热化。我将描述单个多体波函数如何编码由小子系统支持的纯态集合,每个纯态都与局部浴的(投影)测量结果相关。然后,我将展示这些量子态的分布如何接近均匀随机量子态的分布,即集合形成量子信息理论中所谓的“量子态设计”。我们的工作为研究量子混沌提供了一个新视角,并在量子多体物理、量子信息和随机矩阵理论之间建立了桥梁。此外,它还提供了一种实用且硬件高效的伪随机态生成方法,为设计量子态层析成像应用和近期量子设备的基准测试开辟了新途径。
摘要。受实验观察 [1] 的启发,驱动具有弱无序性的 3D 盒子中的非相互作用玻色气体会导致幂律能量增长,E ∝ t η,η = 0.46(2),以及显示动态缩放的压缩指数动量分布,我们对该系统进行了系统的数值和分析研究。薛定谔方程模拟表明,随着无序强度的增加,η ≈ 0.5 到 η ≈ 0.4 的交叉,暗示存在两种不同的动力学状态。我们提出了一个半经典模型,该模型可以捕捉模拟结果,并允许从能量空间随机游动的角度理解动力学,从中可以分析获得从 E ∝ t 1/2 到 E ∝ t 2/5 缩放的交叉。这两个极限对应于随机游动受到弹性无序引起的散射速率或驱动器可以改变系统能量的速率的限制。我们的结果为进一步的实验提供了理论基础。