弯曲振动自由度的研究得益于其二维特性和两个明确的物理极限——线性和弯曲配置——以及中间配置——准线性物种,其特点是大振幅运动,使其具有丰富的光谱特征[1]。正或非单调的非谐性,后者与非刚性分子的 Birge-Sponer 图中 Dixon 凹陷的出现有关[2],以及由于跨越线性壁垒附近的状态波函数中线性和弯曲特征的混合而导致的异常旋转光谱[3,4],是准线性物种光谱中最显著的光谱特征。光谱方法的重大进步和发展使得人们能够通过实验获得多种分子物种的高弯曲泛音。通过这种方式,我们有可能获得实验光谱信息,从而研究能量接近线性势垒的系统 [5,6]。水 [7] 和 NCNCS [8–10] 的研究结果具有特别重要的意义。近年来,量子单值化概念最初由 Cushman 和 Duistermaat [11] 提出,后由 Child [12] 重新研究,对系统中的状态分配有很大帮助。由于状态与线性势垒的接近性,波函数的复杂性妨碍了正确的状态标记 [5–8,13]。这是从经典力学中借用的概念,它依赖于拓扑奇点,当系统能量大到足以探测局部鞍点或最大值时,就会发生拓扑奇点,从而阻止定义全局作用角变量 [14]。非刚性分子弯曲振动的理论建模需要特殊的工具,因为大振幅振动自由度会强烈耦合振动和转动自由度。Hougen-Bunker-Johns 弯曲哈密顿量 [15] 是该领域的一项开创性工作。这项工作后来扩展到半刚性弯曲哈密顿量 [16] 和一般半刚性弯曲哈密顿量 [17]。基于上述发展而产生的 MORBID 模型 [18] 目前是分析非刚性分子光谱的标准方法,其中需要同时考虑转动和振动自由度,以便建模实验项值并分配量子标签。代数方法,尤其是振动子模型,是分子光谱建模的传统积分微分方法的替代方法。该模型基于对称性考虑,并严重依赖于李代数的性质[ 19 ]。振子模型 (VM) 属于一类模型,该类模型将 U(n+1) 代数指定为 n 维问题的动力学或谱生成代数 [20]。类似的模型已成功应用于强子结构 [21,22] 和原子核 [23–25] 的建模。在 Iachello 引入的原始振子模型形式中,双原子分子种类的回旋振动激发被视为集体玻色子激发 [26],由于相关自由度的矢量性质,动力学代数为 U(3+1)=U(4) [25,27]。弯曲振动的二维性质以及简化振子模型形式以有效处理多原子系统的需要,自然而然地导致了二维极限振子模型(2DVM)的制定[28,29]。2DVM 定义的形式能够模拟弯曲自由度的线性和弯曲极限情况,以及表征中间情况的大振幅模式[30-33]。本研究中使用的代数哈密顿量的四体算符的扩展已于最近发表[34]。2DVM 还用于耦合弯曲器[28,35-37]、拉伸弯曲相互作用[38-41]和异构化反应中的过渡态[42]的建模。
自由仅保持“重要”的自由度o使用“有效”相互作用•经典的第一步:原子和相互作用(全原子或原子)•通常需要进一步的粗粒度,并且有用•对于软物质,我们通常在分子和介质水平上,例如。:聚合物
摘要高维系统中量子相关性的产生和控制是量子技术当前景观的主要挑战。实现这种非古典高维资源将有可能解锁量子加密,通信和计算的增强功能。我们提出了一种能够通过基于量子 - 步行(QW)基于涉及硬币和沃克自由度的机制的量子 - 步行(QW)转移和累积机制来实现D尺寸系统的纠缠状态的方案。调查QW的选择是由于它们在多种物理系统中的成功实施而得到补充的一般性和多功能性。因此,鉴于QW跨量子信息的横切作用,我们的协议潜在地代表了控制各种实验平台中高维纠缠产生的多功能通用工具。特别是我们说明了可能的光子实现,其中信息是在轨道角动量和单个光子自由度的极化程度中编码的。
尽管它们的复杂性,但相互作用的系统仍负责各种有趣的现象,例如分数量子霍尔的效应[13,31,35],任何人的准颗粒的出现[12,23],多体定位[22]和量子多体scars [37]。这些现象中的许多现象都可以用少数新兴程度的自由元来描述。最简单的情况是相互作用的存在将系统转换为免费或几乎免费的系统的情况[24]。识别自由度的自由度可以用很少的参数来实现系统的效率描述,而这些参数仅在其大小上多个多种多样地生长。此外,相互作用系统中自由的出现决定了它们的热特性,淬灭的弹道/不同传播以及其准粒子激发的性质[24]。出乎意料的是,即使它们似乎具有强烈的相互作用,它们在热力学极限[15]中的表现几乎是自由的[15],例如横向和纵向线[36]或XYZ模型[17]。
从技术上讲,量子场论是量子力学在场的动态系统中的应用,与基本量子力学非常相似,它涉及粒子动态系统的量化。因此,虽然量子力学处理的是具有有限自由度的机械系统,但量子场论描述的是具有无限自由度的量子系统。具体来说,本课程致力于相对论量子场论。相对论量子场论解释了粒子的存在并描述了它们之间的相互作用。因此,自然界最基本的层面是由粒子组成的这一事实可以仅仅看作是相对论量子场论的结果。后者在现代物理学中的应用领域非常广泛:从研究高能加速器中基本粒子之间的碰撞到早期宇宙的宇宙学。例如,后来产生星系等结构的原始密度涨落、暗物质的起源或黑洞辐射都是由相对论量子场论描述的。然而,量子场论也可应用于非相对论系统,特别是凝聚态物理学:超流体、超导性、量子霍尔效应……
量子物理学家和神经科学家一直试图从人脑中寻找相关的量子效应。Umezawa 等提出脑细胞中存在量子动力学自由度空间分布完全有序的可能性,并针对多脑细胞系统提出了改善量子动力学自由度空间分布的物理模型 [2]。彭罗斯和萨梅罗夫的意识量子模型(ORCH OR)认为意识产生于细胞膜微管中,蛋白质电子是产生意识活动的场所。1963 年诺贝尔物理学奖获得者维格纳认为意识可以通过波函数坍缩,使不确定状态转变为确定状态,从而改变客观世界。英国南安普顿大学的脑电图(EEG)实验证实,思维过程本质上是量子化的 [3, 4]。越来越多的物理学家和认知科学家认为量子和意识之间存在着深刻而重要的内在联系。
在量子引力方法中,平滑时空是离散普朗克基本结构的近似,任何有效的平滑场理论描述都会遗漏部分基本自由度,从而破坏幺正性。这也适用于通过使用闵可夫斯基背景几何实现的平凡引力场(低能)理想化,与任何其他时空几何一样,在基本描述中,它对应于无数个不同且紧密退化的离散微观状态。这种微观状态的存在为黑洞蒸发结束时要编码的信息提供了巨大的 q 位储存库,从而为黑洞蒸发信息难题的自然解决开辟了道路。在本文中,我们表明,这些预期可以在由圈量子引力激发的宇宙学简单量子引力模型中精确实现。具体而言,即使模型基本上是单一的,当适当忽略与低能宇宙观察者无关的微观自由度时,有效描述中的纯态也会由于与普朗克微观结构的退相干而演变为混合态。此外,在相关的物理范围内,这些隐藏的自由度不携带任何“能量”,因此在完全量子引力的背景下实现了退相干可以在不耗散的情况下发生的想法(Unruh 和 Wald 之前强调过),现在在一个由量子引力强烈推动的具体引力模型中。所有这些都强化了黑洞蒸发难题的一个相当保守和自然的解决方案的观点,其中信息不会被破坏,而只是被降级(低能观察者无法获得)为与普朗克尺度量子几何的微观结构的相关性。
众所周知,纠缠在量子场论中广泛存在,具体含义为:每个 Reeh-Schlieder 态都包含任意两个空间分离区域之间的纠缠。这尤其适用于闵可夫斯基时空中无相互作用的标量理论的真空。场论中关于纠缠的讨论主要集中在包含无限多个自由度的子系统上 — — 通常是在紧凑空间区域内支持的场模式。在本文中,我们研究 D + 1 维闵可夫斯基时空中的自由标量理论中由有限个场自由度组成的子系统中的纠缠。关注场的有限个模式是受真实实验有限能力的驱使。我们发现有限维子系统之间的纠缠并不常见,需要仔细选择模式的支持才能出现纠缠。我们还发现纠缠在高维中越来越稀疏。我们得出结论,闵可夫斯基时空中的纠缠并不像通常认为的那么普遍。
加扰是存储在局部自由度中的信息扩散到量子系统的多体自由度的过程,从而无法被局部探测器访问,并且显然会丢失。加扰和纠缠可以调和看似不相关的行为,包括孤立量子系统的热化和黑洞中的信息丢失。在这里,我们证明保真非时序相关器 (FOTOC) 可以阐明加扰、纠缠、遍历性和量子混沌(蝴蝶效应)之间的联系。我们为典型的 Dicke 模型计算了 FOTOC,并表明它们可以测量子系统 Rényi 熵并提供有关量子热化的信息。此外,我们说明了为什么 FOTOC 可以在没有有限尺寸效应的混沌系统中实现量子和经典 Lyapunov 指数之间的简单关系。我们的研究结果为实验性使用 FOTOC 探索加扰、量子信息处理的界限以及可控量子系统中黑洞类似物的研究开辟了道路。
值得注意的是,超导导线、电极和约瑟夫森结的复杂组件可以通过少量集体相位自由度简洁地描述,这些自由度的行为类似于势能中的量子粒子。几乎所有这些电路都在量子相位波动较小的区域运行——相关通量小于超导通量量子——尽管进入大波动区域将对计量和量子比特保护产生深远影响。困难来自于电路阻抗明显需要远远超过电阻量子。独立地,需要库珀对形成对才能隧穿的奇异电路元件已被开发出来以编码和拓扑保护量子信息。在这项工作中,我们证明配对库珀对会放大电路基态的相位波动。我们测量了仅对第一个跃迁能量的通量灵敏度的十倍抑制,这意味着真空相位波动增加了两倍,并表明基态在几个约瑟夫森阱上是非局域的。