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使用特征态迹距离识别量子多体可积性和混沌
虽然量子多体可积性和混沌的概念对于理解量子物质至关重要，但它们的精确定义迄今为止仍是一个悬而未决的问题。在本文中，我们引入了量子多体可积性和混沌的替代指标，该指标基于通过最近邻子系统迹线距离计算的特征态统计数据。我们表明，通过对各种典型模型系统（包括随机矩阵理论、自由费米子、Bethe-ansatz 可解系统和多体局部化模型）进行广泛的数值模拟，这为我们提供了忠实的分类。虽然现有指标（例如从能级间距统计中获得的指标）已经得到了巨大的成功，但它们也面临局限性。例如，这涉及量子多体踢顶，它是完全可解的，但根据能级间距统计，在某些范围内被归类为混沌，而我们引入的指标则表明了预期的量子多体可积性。我们讨论了我们观察到的最近邻跟踪距离的普遍行为，并指出我们的指标在其他情况下也可能有用，例如多体局部化转变。
![arXiv:2210.09121v1 [quant-ph] 2022 年 10 月 17 日](/simg/b\b3289d54e494851f326c847bbe22e774ad9551e5.webp)
arXiv:2210.09121v1 [quant-ph] 2022 年 10 月 17 日
使用多级信息载体（也称为量子比特）是探索量子计算设备可扩展性的一条有前途的途径。在这里，我们介绍了一种量子处理器寄存器的原理验证实现，该寄存器使用线性阱中的光寻址 171 Yb + 离子量子比特。171 Yb + 离子的丰富能级结构允许使用 435.5 nm 四极时钟跃迁的塞曼子能级进行高效且稳健的量子比特编码。我们展示了由单量子比特旋转和双量子比特 Mølmer-Sørensen 操作组成的通用门集的实现，该操作使用双量子系统，形式上等同于基于通用门的四量子比特处理器。我们的研究结果为进一步研究使用基于捕获离子的处理器更有效地实现量子算法铺平了道路，特别是探索 171 Yb + 离子量子比特的性质。
聚合物中的双光子吸收和受激发射...
通过材料厚度非线性传输和 Z 扫描技术，研究了用 775 nm、1 kHz 飞秒激光脉冲激发的多晶硒化锌 (ZnSe) 的光学非线性。测得的双光子吸收系数 β 与强度有关，推断 ZnSe 在高强度激发下也与反向饱和吸收 (RSA) 有关。在低峰值强度 I < 5 GW cm –2 时，我们发现 775 nm 处的 β = 3.5 cm GW –1。研究了宽蓝色双光子诱导荧光 (460 nm-500 nm) 的光谱特性，在带边附近表现出自吸收，而上能级寿命测得为 τ e ~ 3.3 ns。在光学腔内泵浦 0.5 毫米厚的多晶 ZnSe 样品时观察到受激辐射，峰值波长 λ p = 475 nm 时，谱线明显变窄，从 Δ λ = 11 nm（腔阻塞）到 Δ λ = 2.8 nm，同时上能级寿命也缩短。这些结果表明，在更优化的泵浦条件和晶体冷却下，多晶 ZnSe 可能通过 λ = 775 nm 的双光子泵浦达到激光阈值。
量子化学中激发态的全电路量子算法
利用量子计算机研究量子化学是当今的一个重要的研究领域。除了广泛研究的基态问题外，激发态的确定在化学反应和其他物理过程的预测和建模中起着至关重要的作用。本文提出了一种基于非变分全电路的量子算法来获得量子化学哈密顿量的激发态谱。与以前的经典-量子混合变分算法相比，我们的方法消除了经典的优化过程，减少了不同系统之间相互作用带来的资源成本，实现了更快的收敛速度和更强的抗噪性，没有贫瘠的平台。确定下一个能级的参数更新自然取决于前一个能级的能量测量输出，并且只需修改辅助系统的状态准备过程即可实现，几乎不会引入额外的资源开销。本文给出了氢、LiH、H2O 和 NH3 分子算法的数值模拟。此外，我们还提供了一个示例
氢键辅助双钝化用于蓝色...
图 4. a) PeLED 的能级图。b) 原始器件和 DPPA 改性器件的归一化 EL 光谱。c) 电流密度-电压 (JV) 曲线和亮度-电压 (LV) 曲线。d) EQE-电流密度 (EQE-J) 曲线。e) 30 个器件的统计最大 EQE 值。f) 原始器件和 DPPA 改性器件的操作稳定性。
量子刘维尔算子从可积性到混沌
最近邻间距分布遵循一维泊松分布P(s)=e−s[7]，而混沌系统则表现出能级排斥力，其P(s)根据其对称性类接近于随机矩阵理论(RMT)的维格纳猜测，当s较小时，P(s)∝sβ，其中对正交、酉和辛对称，β=1,2,4，这是著名的Bohigas-Giannoni-Schmit(BGS)猜想的内容[8]。BGS猜想现在在半经典理论中得到了很好的证实，适用于具有适当经典极限的系统[9-11]，并得到许多不同量子系统中大量数值和实验证据的支持[12-14]。多体量子系统的情况则不太清楚，尽管最近取得了一些理论进展 [ 15 – 17 ] 。由于费米子或玻色子粒子交换下的对称性，经典极限无法正确定义。通常，BGS 猜想被认为对多体量子系统也成立，这主要基于数值结果，但仍缺乏严格的推导。可积和混沌通用极限之间的转变是非通用的，取决于所研究的特定系统的特性，尽管已针对不同系统进行了非常详细的探索 [ 18 , 19 ] 。例如，在可积与混沌正交情况之间的转变中，一些系统表现出分数能级排斥，P(s)∝sβ，β值在可积情况β=0与对应的RMT系综值β=1之间连续变化，而其他系统则表现出满能级排斥，但仅限于一部分能级[20]。许多系统，特别是多体情况，表现出前一种行为。然而，Berry和Robnik的半经典转变理论预测了后一种行为[19]。在这种情况下P(0)=F，其中F由所考虑模型的经典极限的相空间中规则轨道的分数给出。在开放量子系统中，该理论的发展要落后得多，即使第一批结果是在BGS猜想提出后不久就出现的[21]。开放量子系统可以用刘维尔方程来描述，该方程表征密度矩阵算子随时间演化的特征。在马尔可夫近似下，刘维尔算子是线性非厄米算子，刘维尔方程可以写成林德布拉德主方程 [22] 。因此，刘维尔算子具有复特征值，而不是标准厄米量子力学的实能量。该问题的最初方法是研究与环境耦合较弱的可积或混沌汉密尔顿量。当汉密尔顿量可积时，Grobe 等人研究了复平面上的谱统计，发现与二维泊松分布符合得很好 [21] 。在混沌极限中，对于较小的s值，存在普遍的立方斥力P(s)∝s3，就像在非厄米随机矩阵的Ginibre系综中一样[23]，尽管完整P(s)分布的细节取决于非厄米矩阵的对称性[24,25]。对于开放量子自旋链，从可积到混沌的转变中的能级间距分布可以通过具有谐波约束的静态二维库仑气体来拟合，其中能级斥力由温度的倒数给出，表现出转变中的分数能级斥力[26]。最近，由于发现了新的可积多体刘维尔粒子家族[27-29]，人们需要采用不同的方法来研究开放量子系统的可积和混沌特性。扩展精确可解和量子可积的 Liouvil 函数类是提高我们对开放量子多体系统的理解的重要一步。最近的一些工作研究了随机混沌 Liouvil 函数复谱的统计特性 [ 30 , 31 ] 。然而，在物理多体 Liouvil 函数中，精确可解的可积极限和混沌极限之间的转变仍然大部分未被探索。在本文中，我们将基于 SU(2) 自旋 1 Richardson 模型的文献 [ 28 ] 模型扩展到有理 Richardson-Gaudin (RG) 类可积模型中的可积线。这种新的可积 Liouvil 函数族具有丰富而复杂的跳跃算子结构，并允许沿可积线进行简单的参数化。然后我们[ 28 ] 基于 SU(2) 自旋 1 Richardson 模型，将其转化为有理 Richardson-Gaudin (RG) 类可积模型中的一条可积线。这种新的可积 Liouvillians 族具有丰富而复杂的跳跃算子结构，并允许沿可积线进行简单的参数化。然后我们[ 28 ] 基于 SU(2) 自旋 1 Richardson 模型，将其转化为有理 Richardson-Gaudin (RG) 类可积模型中的一条可积线。这种新的可积 Liouvillians 族具有丰富而复杂的跳跃算子结构，并允许沿可积线进行简单的参数化。然后我们
研究Mote2场效应晶体管中的电荷陷阱
抽象的二维基于材料的现场效应晶体管有望在电子和光电应用中使用。但是，晶体管中存在的陷阱状态已知会阻碍设备性能。他们在通道中捕获 /释放载体，并导致转移特征的滞后。在这项工作中，我们在两个不同的栅极介电介质SIO 2和H-BN上制造了MOTE 2场效应的晶体管，并研究了温度依赖性的电荷捕获行为在其传递曲线中的滞后。我们观察到，带有Sio 2后挡栅介电的设备受Sio 2绝缘子陷阱和MOTE 2的影响，后者在310 K以上的温度下变得突出。在传导带边缘以下389 MEV处的捕获能级。从发射电流瞬态测量中观察到了传导带边缘以下396 MeV的类似能级。从以前的计算研究中，我们预计这些陷阱状态将成为柜员的空缺。我们的结果表明，可以通过仔细选择栅极绝缘体来减少MOTE 2处效应晶体管中的电荷陷阱，从而为设备制造提供指南。
纸编号：材料的电子，磁性和光学特性
半导体这些材料位于良好导体和良好绝缘体的极端之间。它们是纯净的结晶材料，是纯净的，但在添加杂质和/或响应光，热，电压等时会进行。示例：诸如硅（Si），锗（GE），硒（SE）之类的元素；诸如砷耐加仑（GAAS）和抗抗氧化酰胺（INSB）的化合物结构分离的原子中的电子占据了离散的能级。当原子彼此接近时，这些电子可以使用其邻居的能量水平。当原子定期排列在所谓的固体晶格中时，能量水平会在频带中分组在一起。这是允许能量的连续范围，而不是单个级别。在所谓的带隙中也将有一组能量。类似于单个原子的能级，电子将首先填充较低的波段。费米级别对哪些水平电子通常会填充有一个粗略的了解，但是总会有一些具有单个能量的电子。在导体中，最高的占用带（称为传导带）并不完全满。这使电子可以从相邻原子进出，因此很容易进行。
物理科学
物质的结构和特性，每个原子具有一个带电的子结构，该子结构由核，该核由质子和中子制成，被电子包围。（HS.PS1A.A）原子是化学元件的基本单位。原子由亚原子颗粒制成：质子，中子和电子。原子具有核。原子的核是由带正电的质子和中子的，没有净电荷。带正电荷的核被较小电荷的电子包围。周期表通过原子核中质子的数量水平订购要素，并将具有相似化学特性的质子列入列中。该表的重复模式反映了外电子状态的模式。（HS.PS1A.B）最外面能级的电子称为价电子。元素的周期表是原子数或原子中质子数量的化学元件的排列。元素周期表用于预测元素行为模式。元素周期表的组排列反映了原子最外部能级中电子的模式，因此，每个组中元素的化学特性。周期表上每个元素列出的原子质量对应于该元素不同同位素的相对丰度。
量子刘维尔算子从可积性到混沌
辛对称性，这是著名的Bohigas-Giannoni-Schmit (BGS)猜想的内容[8]。BGS猜想目前在半经典理论中已经得到充分证实，适用于具有适当经典极限的系统[9–11]，并得到许多不同量子系统中大量数值和实验证据的支持[12–14]。多体量子系统中的情况尚不清楚，尽管最近取得了一些理论进展[15–17]。由于费米子或玻色子粒子交换下的对称性，经典极限无法正确定义。通常假设BGS猜想对多体量子系统也成立，这主要基于数值结果，但仍然缺乏严格的推导。可积通用极限与混沌通用极限之间的转变是非通用的，取决于所研究特定系统的特性，尽管已针对不同系统进行了非常详细的研究 [18,19]。例如，在可积和混沌正交情况之间的转变中，一些系统呈现分数能级排斥，P ( s ) ∝ s β，β 的值在可积情况β = 0 和相应的 RMT 集合值β = 1 之间连续变化，而其他系统呈现满能级排斥，但仅限于一部分能级 [20]。许多系统，特别是在多体情况下，都表现出前一种行为。然而，Berry 和 Robnik 的半经典转变理论预测了后一种行为 [19]。在这种情况下，P (0) = F，其中 F 由所考虑模型的经典极限在相空间中的规则轨道分数给出。在开放量子系统中，该理论的发展程度要低得多，即使第一批结果在 BGS 猜想提出后不久就出现了 [21]。开放量子系统可以用刘维尔方程来描述，该方程表征密度矩阵算子的时间演化。在马尔可夫近似中，刘维尔算子是一个线性非厄米算子，刘维尔方程可以写成林德布拉德主方程 [22]。因此，刘维尔算子具有复特征值，而不是标准厄米量子力学的实能量。解决这个问题的最初方法是研究与环境耦合较弱的可积或混沌汉密尔顿量。当汉密尔顿量可积时，Grobe 等人研究了复平面上的谱统计，发现与二维泊松分布非常吻合 [21]。在混沌极限中，对于较小的 s 值，会出现普遍的立方排斥力 P ( s ) ∝ s 3，就像非厄米随机矩阵的 Ginibre 系综 [23] 中的情况一样，尽管完整的 P ( s ) 分布的细节取决于非厄米矩阵的对称性 [24, 25]。对于开放的量子自旋链，从可积到混沌转变过程中的能级间距分布已通过具有谐波约束的静态二维库仑气体拟合，其中能级排斥力由温度的倒数给出，表现出转变过程中的分数能级排斥力 [26]。最近，由于发现了新的可积多体刘维尔函数家族 [27–29]，需要采用不同的方法来研究开放量子系统的可积和混沌性质。扩展精确可解和量子可积刘维尔函数类是提高我们对开放量子多体系统的理解的重要一步。最近的一些工作研究了随机混沌刘维尔函数复谱的统计特性 [30,31]。然而，物理多体刘维尔函数中精确可解的可积极限和混沌极限之间的转变仍然大部分未被探索。在这封信中，我们将扩展参考文献中的模型。 [28] 基于 SU(2) 自旋 1 Richardson 模型，将其转换为有理 Richardson-Gaudin (RG) 类可积模型中的一条可积线。这种新的可积 Liouvillians 家族具有丰富而复杂的跳跃算子结构，并允许沿可积线进行简单的参数化。然后，我们根据单个参数定义一个 Liouvillian，它在可积性和完全混沌极限之间进行插值。利用这些模型 Liouvillians，我们