因此与磁场成正比。异常霍尔效应 (AHE) 与铁磁体中的磁化有关,磁化通常源于动量空间中的 Berry 相。[3] 然而,发现一种新型霍尔效应既不依赖于磁场也不依赖于磁化。它起源于标量自旋手性 χ ijk = S i × ( S j × S k ),由非共面或非共线自旋配置(例如螺旋、畴壁或 skyrmion)产生。[3,5,6] 当传导电子穿过非共面自旋结构时,会在实空间中产生量子力学 Berry 相,并与虚拟磁场相关。该场是这种特殊霍尔效应的起源,称为拓扑霍尔效应 (THE)。 [3] 在大多数情况下,THE 的形成是由非零的 Dzyaloshinskii–Moriya 相互作用 (DMI) 驱动的,这需要强自旋轨道耦合 (SOC) 的存在和反演对称性的破坏。因此,由 skyrmions 诱导的 THE 首次在非中心对称的 B20 化合物(如 MnSi、MnGe 和 FeGe)中观察到。[7–10] 由于拓扑自旋的存在,THE
低频电准静态场或阻容电路模拟(例如高压应用)在学术界和工业界已经很成熟 [1]–[8]。底层场近似忽略了电感效应,因此允许仅基于标量值电势的简化公式。但是,如果耦合电容、电感和电阻现象相关,则需要经典的麦克斯韦公式,或者——如果波的传播可以忽略不计——结合了电准静态和磁准静态情况的达尔文型混合公式,例如,参见 [9] 及其参考文献。对于频域中的全波公式,众所周知它们表现出低频不稳定性。问题源于麦克斯韦方程在静态极限下解耦为三个独立的静磁、静电和静态电流问题。具体来说,静磁问题需要测量,这在极限情况下很容易理解,但对于非常小但非零的频率来说,(在数值上)很麻烦。已经提出了几种稳定化公式,例如 Hiptmair [10]、Jochum [11]、Eller [12] 提出的公式,后来 Stysch [13] 和 Zhao [14] 也使用了这些公式。本文研究了与测量无关的电准静态场和电路公式的类似低频不稳定性。该问题最初在 [15]、[16] 中观察到:在静态极限下,电准静态
我们在这里研究使用量子操作在Quantum网络上执行纯状态的条件,这些量子操作可以通过非零的概率,随机局部操作和经典通信(SLOCC)操作成功。在他们的2010年开创性工作中,Kobayashi等人。展示了如何将任何经典网络编码协议转换为量子网络编码协议。但是,无论是否存在量子网络编码协议的存在是否可能存在经典的存在。通过此问题提出的动作,我们表征了经典和量子网络的非零概率可实现的一组分配任务。我们开发了一个正式的ISM,该ISM包括将分配任务求解到C或r +中张量的分解来构成两种类型的分配协议。使用这种情况,我们研究了两种类型的分布方案之间的等价和差异,它们在它们之间表现出了几种元素和基本关系,以及收敛和差异的具体示例。我们对先前剩下的问题的负面回答:在量子设置中可以实现某些任务,而在经典设置中则不能实现。我们认为,这种形式主义是研究执行多个分布任务的量子网络能力程度的有用工具。
首先通过Chern数字表征量子霍尔效应的表征,拓扑提供了指导原理,以实现对疾病的存在免疫的浓缩含量系统的强大特性。散装对应关系保证了拓扑系统中无间隙边界模式的出现,该模式在拓扑系统中表现出非零的拓扑不变性。尽管最近的一些研究表明,拓扑结构可能会扩展到非线性系统,但尚未了解拓扑不变的非线性对应物。在这里,我们提出了基于二维系统中非线性特征值问题的Chern数字的非线性扩展,并显示了超出弱非线性方案以外的散装 - 边界对应关系的存在。具体而言,我们发现非线性诱导的拓扑相变,其中拓扑边缘模式的存在取决于振荡模式的幅度。我们提出和分析了非线性Chern绝缘子的最小模型,该模型在分析上获得了确切的体积溶液。该模型表现出非线性Chern数的幅度依赖性,为此我们确认了块状 - 边界对应关系的非线性扩展。因此,我们的结果揭示了真正非线性拓扑阶段的存在,这些阶段与线性状态脱节。
量子达尔文主义以退相干理论为基础,解释了量子宇宙中经典行为的出现。在此框架内,我们证明了关于经典现象学出现的两个重要见解,其中心点是量子不和谐作为关联量子性的量度。首先,我们表明系统和环境的联合状态的所谓分支结构是唯一与零不和谐相容的结构。其次,我们证明,对于小但非零的不和谐以及良好但不完美的退相干,全局纯态的结构必须任意接近分支形式,并且每个分支都表现出低纠缠度。我们的结果显著改进了之前的界限,并强化了现有的证据,即这类分支状态是唯一与量子达尔文主义所描述的经典现象学的出现相容的状态。为什么世界看起来是经典的?尽管在描述我们的量子宇宙方面取得了惊人的成功,但理解量子到经典的转变仍然是一个谜。核心问题源于理解宏观行为(主要是经典行为)从微观量子动力学的特殊性中出现的过程。量子力学发展了一个多世纪后,现在在探索经典极限时提供了大量可用的技术:ℏ → 0 接近(鞍点近似
超导二极管效应(SDE)是一种磁电现象,其中外部磁场将非零的质量中心动量赋予库珀对,以促进或阻碍根据其方向促进超级电流的流动。我们提出,基于量子的自旋霍尔绝缘子(QSHI)的约瑟夫森连接器可以用作非隔离电子设备的多功能平台,当通过相位偏置和非平面磁场触发时,该平台表现出SDE。通过计算Andreev结合状态和准颗粒状态的连续体的贡献,我们提供了数值和分析结果,审查了SDE的各个方面,包括其质量Q因子。发现Q因子的最大值在低(零)温度下是通用的,它的起源与独立于交界处的特定细节的潜在拓扑特性相关。随着磁场的增加,由于轨道效应引起的诱导超导间隙的关闭,SDE减小了。要观察SDE,必须设计基于QSHI的Josephson结,以使其边缘具有不务件的运输。此外,我们在一个更具异国情调但现实的场景中探索了SDE,在驱动电流时,约瑟夫森交界处的典型地面态奇偶校仍然保守。在这种4π的周期情况下,我们预测SDE的增强是与其2π-周期性的,平等无限的对应物相比的增强。
框1:表征场景可能性的术语,通常使用许多术语来描述场景的可能性。严格来说,鉴于潜在的未来数量众多,因此可以预测实现未来的情况的可能性准确地预测了未来的未来。我们在这里参考了一个场景的可能性,该方案近似许多关键输出变量(例如强迫)。一个合理的场景包含一系列发生的结果,这些结果的发生可能性不可忽略(参见(Carter等,2007 :))因此,令人难以置信的情景的发生可能会忽略不计。合理性是一种主观判断,可以基于许多标准。因此,将其与可行性的相关概念进行比较是有用的。可行性通常用于描述发生行动的潜力,因此与从给定的行动过程中得出的方案更加紧密相关。然而,尽管这两个术语之间存在细微的差异,但在对合理性做出判断时,我们可以借用IPCC评估中确定的可行性的多个维度:地球物理,技术,经济,社会文化和制度性(Brutschin et al。,2021; Riahi et al。等,2018b)。换句话说,要使方案是合理的,应该根据上述5个维度可行。文献中有时使用的其他方案描述符包括可能的方案,其中包括一系列结果,这些结果的发生可能性是非零的,因此可能是或可能不可能的。可能(或可能的)场景具有基于当前趋势的知识以及对未来发展和行动的共同期望的可能性相对较高的可能性。222
石墨烯中的表面等离子体极化子(SPP)是理论和实验研究的一个有趣领域,尤其是在石墨烯层中支持具有横向电动(TE)极化的SPP的可能性[1]。最近,使用复杂的频率方法在非零温度下[2]的扩展频率范围显示,显示了TE SPP在非零的频率范围中存在,该方法使用复杂的频率方法模拟具有时间衰减的开放系统。由于石墨烯的电导率很小,与细胞结构常数成正比[1],TE SPP频率色散非常接近光线,但由于其分散曲线位于光线下方,因此无法通过外部入射的光激发TE SPP。石墨烯以其光导率的可调节性而闻名,它通过应用合适的栅极电压来诱导易于易于的化学电位[3]。这是因为电子过渡出现在k点附近[4],其中电子色散是线性的,状态的密度消失。诸如光学调节剂[5]和极化器[6]等设备以及吸收增强设备[7,8],从这种可调性中受益,该可调性与石墨烯中TE SPP的存在一起,为等离子应用提供了令人兴奋的前景[9]。此外,使用定期石墨烯的结构打开了应用磁场时产生拓扑等离子状态的可能性[10-13]。已经研究了石墨烯[14 - 17]的周期性等离子结构,甚至是周期性石墨烯条的多层堆栈[18-22]。堆叠石墨烯二级层对横向磁性(TM)SPPS性质的影响也具有
量子计算机天生容易受到错误和干扰的影响。量子纠错是量子计算的一个重要方面。它是为了保护量子信息免受由于退相干和其他形式噪声引起的错误;参见 [8, 33] 等。量子纠错目前是一个开放的挑战。1996 年,Calderbank 和 Shor [6] 以及 Steane [27] 分别提出了一类量子码,主要以 CSS 码的名称为人所知,它由两个经典线性纠错码组合而成。此后,多篇文章研究了它们的构造,并使用已知的线性码系列获得量子码,例如 Reed-Solomon 和 BCH 码 [12, 18]、Reed-Muller 码 [25, 30] 和代数几何码 [14, 16, 17]。量子 CSS 码通常是通过将构造所需的两个经典码取为自正交码及其对偶来构造的。另一方面,从技术上讲,这种方法并不是构造所必须的,而且正如我们将在本文中讨论的那样,这种方法施加了很强的约束。最近,Rengaswamy 等人 [22, 23] 引入了一类 CSS 码,称为 CSS-T 码,专门用于通用容错量子计算。迄今为止,CSS-T 码的性质尚未得到充分探索。一个悬而未决的问题是关于 CSS-T 码族的存在,其速率和相对距离对于较大的块长度都是非零的。本文提供了一些部分答案。在介绍的其余部分,我们简要总结了本文的贡献,并向读者指出相关章节。在第 1 节中,我们提供了必要的背景材料,这也使我们有机会从经典编码理论的角度简明扼要地介绍量子纠错码。在第 2 节中,我们研究了 CSS 码的参数,并给出了产生具有足够大纠错能力的 CSS 码的代码对数量的下限。特别是,我们证明在较大的域上,
量子计算和通信领域取得了突破性进展 [ 3 ],其灵感来源于 P. Shor [ 4 ] 提出的整数因式分解量子算法。20 世纪 90 年代初,量子逻辑运算实现方案的理论提出与物质与场相互作用领域的进展相结合,为量子信息论奠定了基础,使得该学科目前成为一个独立的、最为突出的研究领域。除了通过实验建立了量子信息处理的原理证明 [ 1 – 3 ] 之外,量子力学的基础 [ 1 , 2 , 5 ] 也受益于理论与实验的对话,这种对话涉及物质与场相互作用物理、核磁共振、冷原子和固体物理等多个领域。除了量子量子比特和算法所带来的计算增益之外,本研究的目标是在物质-场相互作用领域,研究通过加强迄今已实现的物质-场耦合来进一步增加这种增益的可能性。这种加强将导致物质和场之间激发交换的时间更短,从而导致量子信息处理的时间更短。为了实现它,我们转向 20 世纪 90 年代后期发生的另一项重大进展:PT 对称哈密顿量的量子力学 [ 6 , 7 ] 。与量子信息领域的情况类似,伪厄米量子力学目前是一个独立的研究领域,得益于强大的活动和有趣的结果 [ 8 ] 。我们注意到,实现比厄米量子力学更快的可能性早在参考文献 [ 9 ] 中就有所设想。接下来面临的挑战是量子最速降线问题:寻找一个哈密顿量,它能够在最短的时间间隔 τ 内控制从给定初态到给定终态的演化。作者得出结论,对于厄米哈密顿量,τ 有一个非零的下界,而对于伪厄米哈密顿量,它可以任意小。然而,与这一非凡结论相反的是,后来发现 [ 10 ],[ 9 ] 中提出的方法存在不一致性,这实际上阻碍了它实现比厄米更快的演化。我们在此提出的协议是一种通过伪厄米相互作用加强原子-场耦合来实现比厄米更快演化的替代方法。此外,加强原子-场耦合在量子光学中有着广泛的实际应用 [ 11 ]。