3. 经过十多年的通胀低于目标水平,库存的快速消耗和持续的全球供应中断导致工资和价格通胀大幅加速。2021 年初,通胀是由一组相对狭窄的耐用品价格大幅上涨推动的。这支持了当时的一个结论,即一旦消费者需求模式正常化和供应问题得到克服,通胀就会消散。然而,在 2021 年的最后几个月,美国经济似乎触及了“速度极限”,价格压力既加剧又扩大。虽然本次复苏中出现的累计价格涨幅低于过去的扩张,但失业率的下降和通胀的上升都以比前几个周期快得多的速度发生。
孤立的非平衡量子多体系统由于相互作用而趋于热能并充当自身的热浴,这被称为量子热化[1,2]。最近,热化系统中的量子混沌和信息置乱[3-12]引起了人们的极大兴趣,因为它们对于理解强相互作用系统中的非平衡动力学和量子引力具有重要意义。信息置乱描述了在幺正演化下,量子混沌系统中局部信息如何传播到其他自由度。它是研究黑洞动力学和量子信息处理的基础。最近特别关注的是信息置乱的速度极限,被称为快速置乱猜想[6,13],其中信息传播到整个系统的置乱时间ts满足
同步是非线性物理学中的一个重要概念。在大量系统中,可以长时间观察到正弦激励。在本文中,我们设计了一种瞬态非正弦驱动,以更快地达到同步状态。我们举例说明了一种逆向工程方法,以解决经典范德波尔振荡器上的这一问题。这种方法不能直接转移到量子情况,因为系统在相空间中不再是点状的。我们解释了如何通过迭代过程调整我们的方法来解释相空间中有限尺寸的量子分布。我们表明,根据轨迹距离,由此产生的驱动会产生一个接近同步矩阵的密度矩阵。我们的方法提供了一个快速控制非线性量子系统的例子,并提出了在存在非线性的情况下量子速度极限概念的问题。
摘要:利用量子纠缠超越标准量子极限甚至达到海森堡极限,是量子计量学的圣杯。然而,量子纠缠是一种宝贵的资源,并非没有代价。制备大规模纠缠态所需的额外时间开销引发了人们对海森堡极限是否从根本上可以实现的担忧。在这里,我们发现了 Lieb-Robinson 光锥为量子 Fisher 信息增长设定的通用速度极限,以表征量子资源态在制备过程中的计量潜力。我们的主要结果建立了量子计量学的强精度极限,考虑到多体量子资源态制备的复杂性,并揭示了在具有有界单点能量的一般多体晶格系统中达到海森堡极限的基本约束。它使我们能够识别出量子多体系统的基本特征,这些特征对于实现量子计量学的量子优势至关重要,并在多体量子动力学和量子计量学之间建立了有趣的联系。
绝热捷径 (STA) 是快速获得系统控制参数缓慢绝热变化的最终结果的途径。捷径由一组适用于不同系统和条件的分析和数值方法设计而成。将 STA 方法应用于量子系统的动机是在比退相干时间更短的时间尺度上操纵它们。因此,绝热捷径已成为原子、分子和固态物理学中准备和驱动内部和运动状态的工具。应用范围从基于门或模拟范式的信息传输和处理到干涉测量和计量学。控制参数的多重 STA 路径可用于增强对噪声和扰动的鲁棒性或优化相关变量。由于绝热是一种普遍存在的现象,STA 方法也从量子世界扩展到光学设备、经典机械系统和统计物理学。绝热捷径与其他概念和技术(尤其是最优控制理论)完美结合,并提出了一些基本的科学和工程问题,例如找到速度极限、量化第三定律或确定过程能量成本和效率。本文回顾了绝热捷径的概念、方法和应用,并概述了其良好的前景以及未来尚未解决的问题和挑战。
抽象的结构性马氏体变换实现了各种应用,从高冲程致动,感应到能源有效的磁性制冷和热蛋白网络能量收集。所有这些新兴应用程序都受益于快速转换,但是直到现在尚未探索其速度限制。在这里,我们证明了热弹性马氏体对奥斯丁岩转化的转化可以在10 ns之内完成。我们使用纳米秒激光脉冲加热外延Ni -Mn -GA膜,并使用同步加速器衍射来探测初始温度和过热对转化速率和比率的影响。我们证明,热能的增加可以更快地驱动这种转换。尽管观察到的速度极限为2.5×10 27(JS)1个单位单元格留出足够的空间以进一步加速应用,但我们的分析表明,实际极限将是切换所需的能量。因此,马氏菌的转化遵守与微电子相似的速度限制,如玛格鲁斯 - 左旋蛋白定理所表达的。
我们研究了使用量子最优控制在 87 Sr、ad = 10 维(四进制)希尔伯特空间中实现 I = 9 / 2 核自旋状态的幺正映射的能力。通过核自旋共振和张量交流斯塔克位移的组合,仅通过调制射频磁场的相位,该系统即可实现量子可控。碱土金属原子(例如 87 Sr)由于复合线较窄且激发态的超精细分裂较大,因此具有非常有利的品质因数。我们用数字方式研究了量子速度极限、最优参数以及任意状态制备和完整 SU(10) 映射的保真度,包括由于光移激光引起的光泵浦而产生的退相干。我们还研究了使用稳健控制来减轻由于光移不均匀性而导致的一些失相。我们发现,当 rf Rabi 频率为 rf 且光移不均匀性为 0.5% 时,我们可以在时间 T = 4.5 π/ rf 内制备任意 Haar 随机状态,平均保真度 ⟨ F ψ ⟩= 0.9992,并在时间 T = 24 π/ rf 内制备任意 Haar 随机 SU(10) 映射,平均保真度 ⟨ FU ⟩= 0.9923。
强相互作用系统中的量子信息动力学,即所谓的量子信息加扰,最近成为我们理解黑洞、奇异非费米液体中的传输以及量子混沌的多体类似物的共同线索。到目前为止,经过验证的加扰实验实现主要集中在由两级量子比特组成的系统上。然而,高维量子系统可能表现出不同的加扰模式,并且预计会使量子信息加扰速率达到推测的速度极限。我们通过实现基于超导量子三元组(三级量子系统)的量子处理器,迈出了访问此类现象的第一步。我们展示了通用两元组加扰操作的实现,并将其嵌入到五元组量子隐形传态协议中。测得的隐形传态保真度 F avg ¼ 0.568 0. 001 证实了即使在存在实验缺陷和退相干的情况下也存在扰乱。我们的远距传物协议与最近在实验室中研究可穿越虫洞的提案相关,它展示了在高维系统中编码信息的量子技术如何利用更大、更连通的状态空间来实现复杂量子电路的资源高效编码。
这项工作研究了基于脉冲的变分量子算法(VQA),旨在通过结合经典和量子硬件来确定量子机械系统的基态。与更标准的基于栅极的方法相反,基于脉冲的方法旨在直接优化与量子器相互作用的激光脉冲,而不是使用一些基于参数化的门电路。使用最佳控制的数学形式主义,这些激光脉冲得到了优化。此方法已在量子计算中使用,以设计量子栅极的脉冲,但直到最近才提出了在VQA中进行完全优化[1,2]。基于脉冲的方法比基于门的方法具有多个优点,例如状态准备,更简单的实现以及在状态空间中移动的自由度[3]。基于这些思想,我们介绍了采用基于伴随的最佳控制技术的变异量子算法的开发。此方法可以量身定制并应用于中性原子量子组合体中。基于脉冲的变分量子最佳控制能够近似于化学精度的简单分子的分子基态。此外,它能够以量子评估总数为基于门的变异量子质量或均匀表现。总进化时间t和控制汉密尔顿H C的形式是收敛行为与基态能量的重要因素,既对量子速度极限和系统的可控性都有影响。
在公众的认知中,新技术所预言的量子优势几乎与预期的量子加速同义。这种印象是由量子计算所驱动的,它确实能比任何传统计算机更快地解决某些问题 [1]。至少从表面上看,这种预期似乎与所谓的量子速度极限 (QSL) 不一致,QSL 是量子系统演化最大速率的基本界限 [2,3]。事实上,不同的 QSL 可以被解读为经典性的预兆 [4,5],因为它们深深植根于海森堡关于能量和时间的更严格的不确定性关系 [6]。一旦人们意识到在计算机科学的术语中,“加速”仅仅指所需单门操作数量的减少,而在量子物理学中 QSL 指的是应用此类门操作的最大速率 [7],这种明显的矛盾很快就会消失。因此,也就不难理解为什么在几乎所有量子物理领域,包括量子通信[8–13]、量子计算[14,15]、量子控制[16–18]、多体物理[19,20]和量子计量[21,22],都有如此多的研究活动致力于 QSL 的研究。参见有关该主题的一些最新评论 [23,24]。最初的 QSL 是为标准量子力学 [25] 制定的,其动力学由薛定谔方程描述。然而,在过去十年中,很明显有各种“量子资源”可用于加速量子动力学。例如,已经确定,经过精心设计的开放系统动力学允许