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量子纠缠：自旋 1/2
量子纠缠：自旋 1/2 Masatsugu Sei Suzuki 和 Itsuko S. Suzuki 纽约州立大学宾汉姆顿分校物理系 (日期：2022 年 2 月 7 日) 在这里我们讨论量子纠缠的物理学。起初，本科生如果只想知道量子纠缠的基本点，可能会在理解技术术语的定义时遇到一些困难，例如超距幽灵作用、非局域性、局域性、隐变量理论、可分离性、量子比特等等。这些词的定义在附录中给出（来源：维基百科）。贝尔不等式的推导在数学上并不那么复杂。人们必须从实验的角度验证贝尔不等式不满足量子纠缠现象，并使用纠缠的自旋或光子。到目前为止，已经出版了许多关于量子纠缠、量子信息和量子计算机的书籍。即便我读了这些书，包括量子力学的教科书，我还是没有充分理解超距幽灵行为到底是怎么回事。为了给本科生讲授量子纠缠，我觉得有必要更详细地了解量子纠缠的这种怪异性。当我努力理解爱因斯坦命名的超距幽灵行为时，我有幸读了一本名为《爱因斯坦：他的一生和宇宙》（W. 艾萨克森著）的书。我意识到这本书可以很好地描述量子纠缠行为的怪异性。当然，那些想从数学上了解这种怪异行为本质的物理学家，可能不会满足于艾萨克森给出的简单明了的解释。这里将这本书的内容总结如下。（a）量子力学断言，粒子除了被观察时外，没有确定的状态，两个粒子可以处于纠缠态，因此对一个粒子的观察可以立即决定另一个粒子的性质。一旦进行任何观察，系统就会进入固定状态。（b）这对于微观量子领域来说可能是可以想象的，但当人们想象量子领域与可观察的日常世界之间的交集时，就会感到困惑。（c）EPR 论文未能成功证明量子力学是错误的。但最终确实清楚，量子力学与我们对局域性的常识理解不相容——我们对远距离幽灵般的作用的厌恶。奇怪的是，爱因斯坦显然比他希望的要正确得多。
利用自旋电子学
近年来，研究人员越来越多地探索二维 (2D) 电子级材料，以将其用于半导体器件。二维材料由单层、原子厚的晶体结构组成，具有独特的性质。它们不再遵循块体材料的自然物理定律，而是受量子定律支配。它们表现出广泛有用的电气、机械和光学特性，具有革命性的巨大潜力，可以彻底改变下一代电子设备：提供纳米级集成、超高速运行和低功耗。几十年来，人们一直认为二维材料不表现出铁磁性。然而，在 2017 年，科学家发现两种二维材料——碘化铬和 CGT (Cr 2 Ge 2 Te 6 )——本质上是铁磁性的。他们的研究为探索各种磁性材料（如铁磁性、半磁性和顺磁性）开辟了新的可能性。所有这些材料都有可能用作电子级材料。从那时起，几种二维材料被理论化并归入这一类别。
altermagnets的自旋敏感性
altermagnetism是凝结物理学中的新兴领域。理论上已经考虑了这个新的磁相，然后在实验上观察到。无净磁化和旋转依赖的电子带结构的组合使Altermagnets吸引了候选者，用于在诸如Spintronics和超导率等领域的应用。通过数值考虑，预计Altermagnets的自旋绑带敏感性将显示在（ω，⃗Q）空间中的分裂，而抗fiferromagnets并未显示。已建议使用Inelastic中子光谱探测这种分裂，以作为检测Altermagnetic材料的实验程序。在本论文中，我们分析研究了非交互式Altermagnetic电子气体的简单最小模型的旋转可测量。表达式，并通过数值考虑和与已知限制病例的比较进行了验证。然后，讨论了与所考虑的敏感性相关的单粒子激发光谱。最后，提出了进一步的分析考虑，例如电子电子相互作用。
电荷载流子的自旋极化态的积累和自旋电子电池
考虑了基于材料的自旋阀，其中自旋翻转通过电荷载流子的空间分离而受到抑制，同时保持阀体积的电中性。讨论了将这些阀用作电池的可能性。结果表明，如果控制阀两端的电位差，可能会出现“魔鬼阶梯”等不相容性效应，这与电池充电和放电时发生的库仑相互作用和电子重新分布有关。预测了随着阀中费米能级的变化，传导电子的自发自旋极化的出现和消失的影响。这种自旋阀还可用于实现自旋电子存储单元、超级电容器和类似设备。
量子传感(Ⅰ)：基础理论与方法
在物理和生命科学中具有广泛应用的固态量子传感器 ( 金刚石色心 -NV 氮原子空穴色心 ) ； 探索标准模型之外物理的量子传感器 ( 磁力仪和原子钟，囚禁的极性分子，自旋压缩，控制自旋退相 干，纠缠 ) ； 量子信息处理成为现实 ( 囚禁离子，约瑟夫森结 ) ； 增强型量子传感器的先进材料 ( 光晶格，固态量子缺陷，混合量子系统，拓扑材料 ) ； 用于暗区物理的量子传感器 ( 高 Q 值的射频或微波腔，基于超导干涉效应的高 Q 接收器 ) ； 基于原子干涉测量和光学原子钟的精密时空传感器 ( 量子纠缠 ( “压缩” ) 和量子控制 ( “动态解耦” )) 。
量子自旋系统简介
1. 简介 3 2. 量子自旋系统 3 2.1. 自旋和量子数 3 2.2. 可观测量 4 2.3. 状态 4 2.4. 狄拉克符号 5 2.5. 有限量子自旋系统 7 3. 附录：C ∗ -代数 13 3.1. C ∗ -代数 13 3.2. C ∗ -代数中的谱理论 14 3.3. 正元素 16 3.4. 表示 17 3.5. 状态 18 4. 有限和无限量子自旋系统的一般框架 21 4.1. 有限系统的动力学 21 4.2. 无限系统 24 5. Lieb-Robinson 界限 25 5.1.动力学的存在 30 6. 基态和平衡态 32 6.1. 基态 32 6.2. 热平衡、自由能和吉布斯态的变分原理 33 6.3. Kubo-Martin-Schwinger 条件 35 6.4. 能量-熵平衡不等式 36 7. 无限系统和 GNS 表示 40 7.1. GNS 构造 40 7.2. 无限系统的基态和平衡态 43 8. 对称性、激发谱和相关性 45 8.1. Goldstone 定理 46 8.2. 指数聚类定理 51 9. 附录：李群和李代数 56 9.1.李群和李代数的表示 57 9.2. SU(2) 的不可约表示 60 9.3. 表示的张量积 62 10. 四个例子 64 10.1. 例 1：各向同性的海森堡模型 64 10.2. 例 2：XXZ 模型 66 10.3. 例 3：AKLT 模型 66 10.4. 例 4：Toric Code 模型 67 11. 无失稳模型 68 11.1. AKLT 链 69 11.2. 具有唯一矩阵积基态的无失稳自旋链 77 11.3. 平移不变矩阵积态的一些性质 78 11.4. 交换性质。 82
神经形态自旋电子学
神经形态计算使用受大脑启发的基本原理来设计电路，以卓越的能效执行人工智能任务。传统方法受到传统电子设备实现的人工神经元和突触的能量区域的限制。近年来，多个研究小组已经证明，利用电子的磁性和电学特性的自旋电子纳米器件可以提高能源效率并减少这些电路的面积。在已使用的各种自旋电子器件中，磁隧道结因其与标准集成电路的既定兼容性和多功能性而发挥着重要作用。磁隧道结可以用作突触，存储连接权重，用作本地非易失性数字存储器或连续变化的电阻。作为纳米振荡器，它们可以充当神经元，模拟生物神经元组的振荡行为。作为超顺磁体，它们可以通过模拟生物神经元的随机尖峰来实现这一点。磁结构（如畴壁或 skyrmion）可以通过其非线性动力学配置为用作神经元。神经形态计算与自旋电子器件的几种实现方式展示了它们在这一领域的前景。用作可变电阻突触时，磁隧道结可在联想记忆中执行模式识别。作为振荡器，它们可在储层计算中执行口语数字识别，当耦合在一起时，它们可对信号进行分类。作为超顺磁体，它们可执行群体编码和概率计算。模拟表明，纳米磁体阵列和 skyrmion 薄膜可作为神经形态计算机的组件运行。虽然这些例子展示了自旋电子学在这一领域的独特前景，但扩大规模仍面临一些挑战，包括
量子自旋液体 - NSF-PAR
背景：多年前，列夫·朗道 (Lev Landau) 教我们如何通过序参量来思考物质的不同相，该序参量表征了对称性破缺态相对于对称性保持态的关系。但最近人们意识到并非所有物质相都能用这一范式来描述。20 世纪 80 年代分数量子霍尔态的发现令人震惊地证明了这一点。多年来，人们已经阐明，这些状态以及它们的奇异激发（携带电子基本电荷合理分数的准粒子）是基态波函数的拓扑性质的结果，具有一种特殊的远程量子纠缠。人们可能想知道自旋是否也会发生类似的现象。这些“量子自旋液体”是否真的存在于自然界中一直是研究的课题。
在自旋三个超导体UTE2
最近发现的超导体UTE 2是旋转三个超导体的有前途的候选者，但是超导顺序参数的对称性仍然很有争议。在这里，我们通过超清洁UTE 2单晶的导热率确定超级导电间隙结构。我们发现，在磁场h'a和h c轴上均高达H / HC 2〜0.2的A轴热导率除以温度κ / t的温度κ / T均很小，这表明与先前的信仰相反，A轴周围没有节点。目前的结果，加上核磁共振骑士的降低，表明超导顺序参数属于各向同性A U代表，其配对状态完全散发，类似于超级富集3的B相。这些发现表明，UTE 2可能是长期追求的三维强拓扑超导体，在任何晶体平面上均占据了螺旋主要的表面状态。