Vacuum field correlations and three-body Casimir-Polder potential with one excited atom
计算了一个激发态原子和两个基态原子之间的三体Casimir-Polder势。基于真空涨落的缀饰场关联的物理模型，推广了以前介绍的三个基态原子的模型。虽然一个激发原子的三体势在文献中已经是已知的，我们的模型提供了新的见解的性质的非加性Casimir-Polder力与一个或多个激发原子。
2004-11-04 quant-ph
Ground- and excited-state energies extraction via Trotterization on IBM quantum computers
University of California, Merced（加州大学默塞德分校）；Mitsubishi Electric Research Laboratories (MERL)（三菱电机研究实验室）
在IBM量子计算机上实现Trotter化时间演化算符的Hadamard测试，同时提取横场Ising模型和横纵场Ising模型的基态和激发态能量，利用恒定深度电路在噪声背景下提取多达六自旋的本征能量。
2026-06-18 quant-ph
Ground and excited states of spherically symmetric potentials through an imaginary-time evolution method: Application to spiked harmonic oscillators
从含时的薛定谔方程出发，得到了三维中心势的定态。在正交性约束下，采用时间演化技术，结合能量期望值最小化，得到基态和激发态。所需的扩散方程通过有限差分方法求解，以产生精确的波函数、能量、概率密度和其他期望值。并应用于三维各向同性谐振子、Morse谐振子和尖峰谐振子。与文献数据的比较表明，这是能够产生高质量和有竞争力的结果。该方法可能是有用的这个和其他类似的潜在利益的量子力学。最后对该方法的发展前景进行了展望。
2018-01-17 quant-ph
Casimir-Polder interaction between an excited atom and a gas dielectric medium
在延迟情况下，利用微扰技术得到的激发态原子与基态原子相互作用的Casimir-Polder势随原子间距离的增加而减小，即R^-2 [E.A. Power，T.Thirunamachandran，Phys.Rev.A，47，2539（1993）]。它导致了激发态原子与稀气体介质相互作用的发散积分。利用非微扰方法研究了介质中两原子间的相互作用。我们考虑了介质中光子的吸收。这种方法解决了发散的问题。研究了基态原子与平面介质气体的相互作用。我们证明了激发态原子与基态原子气体之间的相互作用不是振荡的，而是服从简单的幂律。我们指出，要得到受激原子与稀薄气体之间范德华力的常规非延迟表达式，原子与界面之间的距离应远小于光子在介质中的自由平均通过。考虑了激发态原子与基态原子半球之间的相互作用。
2006-10-09 quant-ph
Long-Range Tails in van der Waals Interactions of Excited-State and Ground-State Atoms
利用量子电动力学方法计算了激发态原子与基态原子相互作用。对于一个激发的参考态和一个较低的虚态，对相互作用能的贡献自然地分成一个极项和一个威克旋转项。极点项在长程极限中占主导地位，将相互作用的函数形式从延迟的1/R^7 Casimir-Polder形式改变为长程尾-由Wick旋转项提供-与cos[2（E_m-E_n）R/（hbar c）]/R^2成比例，其中E_m < E_n是虚态的能量，低于参考态能量E_n，R是原子间距。得到了适用于任意角对称原子参考态的一般表达式。仔细处理原子极化率的费曼公式中的极项是获得正确结果的关键。
2017-05-17 quant-ph
Excited-state spectroscopy using single-spin manipulation in diamond
我们用单自旋共振谱研究了室温下金刚石氮空位中心的轨道激发态自旋结构。我们发现，激发态自旋能级的零场分裂约为基态能级的一半，g因子与基态值相似，超精细分裂约为基态的20倍。此外，共振的宽度反映了激发态的电子寿命。我们还表明，NV中心之间的自旋分裂可以显着不同，可能是由于局部应变的影响，这提供了一个途径来控制自旋哈密顿量，并可能是有用的量子信息处理。
2008-06-11 quant-ph
Approximating Ground and Excited State Energies on a Quantum Computer
近似基态和固定数量的激发态能量，或等价的低阶哈密顿本征值，是一个重要但计算困难的问题。通常，经典的确定性算法的成本随自由度的数量呈指数增长。在一般条件下，并使用微扰方法，我们提供了一个量子算法，产生一个常数$j$不同的低阶本征值的估计。该算法依赖于一组尝试特征向量，其构造取决于特定的汉密尔顿性质。我们说明了我们的结果，考虑一个特殊的情况下，时间无关的薛定谔方程与$d$自由度。我们的算法计算一个常数$j$的不同的低阶特征值的误差$O(ε)$和成功概率至少$\frac34$，成本多项式在$\frac{1}ε$和$d$。这扩展了我们以前的结果估计的基态能量的算法。我们提出的技术是足够的一般适用于本文研究的应用程序以外的问题。
2015-08-06 quant-ph
Excitation Gaps of Ground and Excited State Energy of the Fermi-Hubbard Model Using Variational Quantum Eigensolver
本文提出融合 HVA 与 NPA 的新型 ansatz 电路，并用 COBYLA 与 L-BFGS 混合优化，计算 4×1 和 2×2 Hubbard 晶格的基态及前两个激发态能量与激发隙。
2025-08-30 quant-ph
Excited-State Downfolding Using Ground-State Formalisms
本研究提出利用非Aufbau参考行列式的基态降维形式论来描述双重激发态，构建特定态有效哈密顿量，在活性空间对角化后获得了与高级CC方法相当的激发能，为量子计算在激发态化学中的应用铺平道路。
2023-10-20 physics.chem-ph quant-ph
Ground and excited state energy calculations of the H2 molecule using a variational quantum eigensolver algorithm on an NMR quantum simulator
本文在NMR量子处理器上实验实现了变分量子本征求解器与变分量子紧缩算法，分别计算H2分子的基态和激发态能量，并首次证明单个NMR量子比特即可达到所需精度。
2024-07-01 quant-ph
Long spin coherence times in the ground state and an optically excited state of $^{167}$Er$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$ at zero magnetic field
固体中的自旋由于其长的相干时间而成为充当存储器和与超导量子比特接口的理想候选者。我们光谱研究铒-167-掺杂硅酸钇作为一种可能的微波寻址存储器，采用其微波频率转换发生，而不施加外部磁场。我们得到的相干时间为380 $μ$ s的基态自旋跃迁和1.48 ms的激发态自旋跃迁。这是之前零场测量的28倍，也是之前相同材料微波存储演示的200倍。这些长的相干时间表明，铒-167掺杂的硅酸钇具有作为微波寻址量子存储器的潜力。
2020-06-01 quant-ph
Evidence for Ground- and Excited-State Efimov Trimers in a Three-State Fermi Gas
我们观察到增强的三体复合在超冷的三组分$^6$锂费米气体与大，但不平等的散射长度归因于一个激发的Efimov三聚体状态附近的三原子散射阈值。我们发现测量的三体复合率和零程近似计算的复合率之间的良好协议，其中唯一的自由参数是Efimov参数$κ_*$和$η_*$。由我们在895 G观察到的Efimov共振的位置确定的\cite{Jochim08,OHara09}的值也预测了先前在130和500 G附近观察到的损失特征的位置，这表明所有三个特征都与通用Efimov三聚体状态相关。我们还报道了具有近似SU（3）对称性的量子简并三态费米气体的首次实现。
2009-08-06 quant-ph
Direct estimation of the energy gap between the ground state and excited state with quantum annealing
量子化学是量子信息技术的重要应用领域之一。特别地，估计对应于分子的目标哈密顿量的基态和激发态之间的能隙是必要的。在先前的方法中，分别估计基态的能量和激发态的能量，并且能隙可以从它们之间的减法来计算。在这里，我们提出了一个直接估计的基态和激发态之间的能隙的量子退火的目标哈密顿量。其关键思想是将Ramsey型测量与量子退火相结合。这提供了具有能隙的频率的振荡信号，并且信号的傅立叶变换使我们知道能隙。基于超导量子比特的典型参数，我们数值研究了我们的方案在估计哈密顿量的基态和第一激发态之间的能隙时的性能。我们对基态和第一激发态之间的非绝热跃迁表现出鲁棒性。我们的结果为量子化学中估算哈密顿量的能隙开辟了一条新的途径。
2020-07-21 cond-mat.supr-con quant-ph
Analytical Ground- and Excited-State Gradients for Molecular Electronic Structure Theory from Hybrid Quantum/Classical Methods
我们开发的分析梯度的基态和激发态能量相对于系统参数，包括核坐标的混合量子/经典多态压缩变分量子本征求解器（MC-VQE）应用于费米子系统。我们展示了如何得到的响应贡献的梯度可以评估与量子努力类似的获得VQE能量和独立的衍生参数（例如核坐标的数量）的总数通过采用拉格朗日形式主义的总导数的评价。我们还证明，大步长有限差分处理的方向导数与参数移位规则可以显着减轻复杂性的量子参数海森在求解量子响应方程。这使得能够计算具有数百个原子的系统的解析导数性质，同时在量子计算机上求解它们最强相关轨道的活动空间。我们数值证明了解析梯度的精确性，并讨论了量子响应贡献的大小。
2021-10-11 quant-ph
Coupled Cluster Theory for Molecular Polaritons: Changing Ground and Excited States
提出了一种从头计算关联方法来研究光腔中分子与量子场的强相互作用。量子电动力学耦合团簇理论对基态和激发态的腔诱导效应提供了非微扰的描述。利用这一理论，我们展示了如何量子场可以用来操纵分子的电荷转移和光化学性质。我们提出了一种策略，以解除电子简并诱导修改的基态势能面接近一个圆锥形的交叉。
2020-10-15 physics.chem-ph quant-ph
Liquid ground state, gap and excited states of a strongly correlated spin chain
本文给出了一个实验上可实现的强相互作用一维自旋系统的精确解，该系统是具有长程相互作用的量子伊辛模型在横向和纵向场中的极限情形.显著的量子涨落导致强关联的液体基态。在开边界条件下，基态流形由四个简并扇区组成，它们的量子数由边缘自旋的方向决定。解析地导出并讨论了两个激发态的纠缠特性、激发能隙以及精确波函数的表达式。
2011-10-09 cond-mat.str-el quant-ph
Lifetimes of ultralong-range Rydberg molecules in vibrational ground and excited state
由高激发态里德伯原子和基态原子组成的超长程里德伯分子自首次被实验观测以来，就引起了超冷化学领域的广泛关注。特别是它们从里德伯原子继承的有趣的性质，如大小，极化率和结合类型，是令人感兴趣的。该领域的一个悬而未决的问题是与相应的原子里德伯态相比，分子的寿命减少。在这封信中，我们对^3 π（5s-35 s）分子在振动基态和激发态的寿命进行了实验研究。我们表明，寿命依赖于基态原子的密度，这可以描述在一个经典的散射分子和基态原子之间的框架。我们还发现，激发态的分子有一个更减少的寿命相比，基态，这可以归因于向内渗透的束缚原子对由于不完美的量子反射，发生在特殊形状的分子势。
2011-02-20 physics.atom-ph quant-ph
Coherent control in the ground and optically excited state of an ensemble of erbium dopants
铒掺杂剂的集合体可以实现量子存储器和频率转换器，这些存储器和频率转换器在光纤通信的最小损耗波长带中工作。它们的运行需要初始化、相干控制和电子自旋态的读出。在这项工作中，我们使用一个开口环微波谐振器来演示这种控制在地面和光学激发态。所提出的技术也可以应用于掺杂剂和主体的其他组合，并且可以促进新的量子存储器协议和感测方案的开发。
2021-05-18 cond-mat.other quant-ph
Electronic Excited States from a Variance-Based Contracted Quantum Eigensolver
针对分子电子激发态计算难度高于基态的问题，提出基于方差的收缩量子本征求解器算法，通过求解收缩薛定谔方程实现基态与激发态的快速优化，无噪声经典模拟验证了其对H₄和BH体系的计算有效性。
2023-05-06 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Ground or Excited State: a State-Specific Variational Quantum Eigensolver for Them All
针对传统VQE难获取特定对称性适配激发态、需深度电路及基态先验信息的问题，提出统一态特定VQE框架，通过多行列式参考态与全对称自旋标量幺正实现态选择，避免变分坍缩与累积误差，适用于近期量子器件。
2023-08-21 physics.chem-ph quant-ph
Multistate iterative qubit coupled cluster (MS-iQCC): a quantum-inspired, state-averaged approach to ground- and excited-state energies
MS-iQCC是一种量子启发方法，通过同时优化多个电子态，提供基态和激发态能量的高效计算，适用于强相关体系。
2026-01-02 physics.chem-ph quant-ph
Multi-body wave function of ground and low-lying excited states using unornamented deep neural networks
本文提出结合深度神经网络与无监督机器学习的方法，计算多体系统基态及低激发态的波函数和能量，并给出玻色子对称化与费米子反对称化的简洁处理。
2023-12-06 cond-mat.other hep-th nucl-th
Predicting excited states from ground state wavefunction by supervised quantum machine learning
分子的激发态是光化学和化学反应的核心。量子计算化学的最新发展导致了在近期量子计算机上计算分子的激发态的各种算法的发明，但是它们需要比用于计算基态的算法更多的计算负担。在这项研究中，我们提出了一个监督量子机器学习的计划，预测激发态的性质的分子只从他们的基态波函数，从而减少计算的激发态的计算成本。我们的模型由一个量子库和一个经典的机器学习单元组成，机器学习单元处理单量子比特泡利算子的测量结果和库的输出状态。量子库有效地将单量子比特算子转换为包含系统基本信息的复杂多量子比特算子，以便经典机器学习单元可以适当地解码它们。通过只训练经典机器学习单元，节省了量子计算机的运行次数，并且整个模型需要在当前实验中可以实现的量子硬件的适度资源。我们说明了我们的模型的预测能力，通过数值模拟的小分子不可避免的噪声，在近期的量子计算机。结果表明，我们的方案仅以基态为输入，就能很好地再现基态和激发态之间的第一、第二激发能以及跃迁偶极矩.我们希望我们的贡献将促进量子计算机在量子化学和量子材料研究中的应用。
2020-11-04 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
First-quantized eigensolver for ground and excited states of electrons under a uniform magnetic field
本研究提出将均匀磁场引入第一量子化本征求解器（FQE）的方法，附加电路深度与单电子量子比特数线性相关，不影响主阶计算成本，经数值模拟验证有效，还可获取电流密度以研究磁响应微观起源。
2023-06-30 cond-mat.str-el quant-ph
Excited-state spin-resonance spectroscopy of V$_\text{B}^-$ defect centers in hexagonal boron nitride
最近发现的六方氮化硼（hBN）中的自旋活性硼空位（V $_\text{B}^-$）缺陷中心在室温下具有高对比度的光学检测磁共振（ODMR），其自旋三重态基态显示出作为量子传感器的前景。在这里，我们报告温度依赖的ODMR光谱探测轨道激发态内的自旋。我们的实验确定了激发态自旋哈密顿量，包括室温零场分裂为2.1 GHz和g因子类似的基态。我们确认，共振与自旋旋转在激发态使用脉冲ODMR测量，我们观察到塞曼介导的水平反交叉的轨道基态和激发态。我们观察到的一组激发态自旋三重态共振从10至300 K是一致的轨道单线态，这对理解这种缺陷的对称性的后果。此外，激发态ODMR具有强烈的对比度和横向各向异性分裂的温度依赖性，使有前途的途径量子传感。
2021-11-21 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Estimating phase transition of perturbed J1-J2 Heisenberg quantum chain in mixtures of ground and first excited states
本研究提出J1-J2海森堡量子自旋链基态与第一激发态混合态的近邻纠缠可作为相变检测序参量，验证了其有效性并拓展用于分析各向异性和玻璃态无序对相图的影响。
2023-12-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el quant-ph
A Raman heterodyne determination of the magnetic anisotropy for the ground and optically excited states of Y$_{2}$SiO$_{5}$ doped with Sm$^{3+}$
我们提出了全磁g张量的$^{6}$ H $_{5/2}$ Z $_{1}$和$^{4}$ G $_{5/2}$ A $_{1}$电子状态的两个晶体学网站在Sm $^{3+}$：Y $_{2}$ SiO $_{5}$，推导出通过使用拉曼外差光谱沿9个不同的结晶方向进行。基态的最大主g值分别为0.447（1号位）和0.523（2号位），激发态的最大主g值分别为2.490（1号位）和3.319（2号位）。这些g张量的测定提供了必要的自旋哈密顿参数，可用于未来的磁性和超精细研究的Sm $^{3+}$：Y $_{2}$ SiO $_{5}$，在量子信息存储和通信设备中的应用。
2021-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph quant-ph
Entropy of the BEC Ground State: Correlation vs Ground State Entropy
对三维阱中理想玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的熵的计算揭示了正则熵的不寻常的、以前未被认识的特征。结果表明，在任意温度下，玻色气体的熵等于激发态粒子的熵，尽管粒子在基态的熵不为零。我们通过考虑基态粒子和激发态粒子之间的关联来解释这一点。这些关联导致关联熵恰好等于来自基态的贡献。相关性本身产生于这样一个事实，即我们有固定数量的粒子服从量子统计。我们给出了玻色气体基态和激发态之间的关联函数的结果，从而阐明了涨落在系统中的作用。我们还报告了亚泊松性质的基态波动。
2017-08-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Accessing ground state and excited states energies in many-body system after symmetry restoration using quantum computers
我们探讨了在量子计算机上进行对称性恢复的可能性，在投影技术之后进行额外的后处理。最终目标是开发基于在量子计算机上预优化的多体试验状态的配置相互作用技术。我们展示了如何投影方法用于对称性恢复可以准备优化的状态，然后可以作为初始状态的量子或混合量子经典算法。我们使用量子相位估计和量子Krylov方法进行后处理。后一种方法与投影后量子变分（Q-VAP）相结合，导致非常快的收敛到基态能量。并讨论了获得激发态能量的可能性。使用配对哈密顿量的不同技术的说明。
2021-11-25 cond-mat.supr-con nucl-ex nucl-th
Excited $Σ$ states of the hydrogen-antihydrogen molecule
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Westfälische Wilhelms-Universität Münster（明斯特大学）
研究氢-反氢分子激发Σ态的Born-Oppenheimer势能曲线，探讨其对地面态碰撞理论的影响。
2025-11-11 physics.atom-ph quant-ph
A Simple Hubbard Model for the Excited States of Dibenzoterrylene
用简单的哈伯德模型描述了二苯并三萘（DBT）分子的电子激发态，计算了从基态到几个单重态激发态的跃迁能和振子强度.我们考虑分子的最低单重态和三重态，检查它们的波函数，并计算描述这些状态的密度关联函数。我们发现DBT的基态主要是一个具有很小自由基特征的闭壳层单线态。我们预测一个相对较小的单重态-三重态分裂为0.75 eV，这是小于中等大小的并苯，但大于文献预测的这种状态，这是因为哈伯德相互作用使一个非常小的校正的单重态和三重态。
2016-11-28 physics.chem-ph quant-ph
Improved algorithms of quantum imaginary time evolution for ground and excited states of molecular systems
本文改进量子虚时演化QITE算法，通过修正逐阶方程、准确估计演化态范数并提出折叠谱QITE，提升分子基态与激发态模拟性能。
2022-06-09 physics.chem-ph quant-ph
Open-source implementation of the anti-Hermitian contracted Schrödinger equation for electronic ground and excited states
University of Minnesota（明尼苏达大学）
本文提出一种开源实现的反厄米特收缩薛定谔方程，用于准确模拟分子中所有电子相关性。该方法不依赖强相关参考波函数的复杂性，且使用精确电子哈密顿量，展现出在主族和过渡金属系统中良好的准确性。
2026-04-02 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Eigenstates in the Many Interacting Worlds approach: Ground states in 1D and 2D and excited states in 1D (long version)
本文进一步发展多相互作用世界方法以处理任意自由度，并系统研究了一维单粒子基态与激发态及二维基态的数值计算，为高自由度量子问题提供新途径。
2023-07-05 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Building Kohn-Sham potentials for ground and excited states
我们用正则化变分方法分析了密度泛函理论的反问题。首先，我们证明了给定$k$和目标密度$ρ$，存在具有密度任意接近于$ρ$的$k^{\text{th}}$束缚混合态的势。状态可以选择纯尺寸$d=1$，没有相互作用，我们提供的数值和理论证据一致导致我们猜想，相同的纯可表示性结果适用于$d=2$，但一组纯状态$v$ -可表示密度是不密集的$d=3$。最后，我们提出了一个反演算法，考虑到退化，消除了标准的通用阻塞行为。
2022-06-30 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Quantum Krylov subspace algorithms for ground and excited state energy estimation
量子Krylov子空间对角化（QKSD）算法提供了一种低成本的替代传统的量子相位估计算法估计的基态和激发态的能量的量子多体系统。虽然QKSD算法通常依赖于使用Hadamard测试来估计$\langle ϕ_i|e^{-i\hat{H}τ}|ϕ_j \rangle$形式的Krylov子空间矩阵元素，但相关的量子线路需要具有受控多量子比特门的辅助量子比特，这对于近期量子硬件来说可能非常昂贵。在这项工作中，我们表明，广泛的一类哈密顿相关的凝聚态物理和量子化学包含对称性，可以利用，以避免使用阿达玛测试。我们提出了一个多保真度估计协议，可用于计算这些数量表明，我们的方法，当与有效的单保真度估计协议相结合，提供了一个大幅度减少电路深度。此外，我们开发了量子Krylov子空间算法的统一理论，并提出了三个新的量子经典算法的基态和激发态能量估计问题，其中每个新的算法提供了各种优点和缺点的量子计算机，门深度，经典的复杂性和稳定性的广义本征值问题的Krylov子空间内的调用总数。
2021-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Electron-phonon processes of the silicon-vacancy centre in diamond
研究了金刚石中带负电荷的硅空位（$\mathrm{SiV}^-$）中心的基态和激发态的声子诱导电子动力学。测量了4-350 K温度范围内的光学跃迁线宽、跃迁波长和激发态寿命。利用时间分辨荧光技术测量了它们的基态轨道弛豫速率。建立了$\mathrm{SiV}^-$中心激发态和基态热展宽的微观模型。一个涉及单声子跃迁的振动过程被发现，以确定在低温下的基态和激发态的轨道弛豫率。我们讨论了我们的研究结果在基态量子位态的相干性的影响，并提出了方法来延长相干时间的$\mathrm{SiV}^-$量子位。
2014-11-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Infinite families of position-dependent mass Schrödinger equations with known ground and first excited states
在变形超对称背景下，提出了一种构造无限族具有已知基态和第一激发态的准精确可解的位置相关质量薛定谔方程的方法.这样的家庭对应于扩展的已知潜力赋予变形的形状不变性。将两种不同的方法结合起来。第一种方法是母函数法，它可以从某个母函数$W_+(x)$ [及其伴随函数$W_-(x)$]构造变形超对称体系的前两个超势，以及第一个势的前两个伙伴势和前两个本征态。第二种方法是有条件变形的形状不变性方法，其中变形的形状不变性属性的起始电位一般化到其扩展通过添加一些参数上的约束和通过施加约束之间的兼容性条件。详细的结果给出了一些扩展的线性和径向谐振子，以及Kepler-Coulomb和Morse势。
2018-11-06 math-ph math.MP nlin.SI
Exploring Ground and Excited States via Single Reference Coupled-Cluster Theory and Algebraic Geometry
本文利用代数几何中的单值法和参数同伦延拓方法求解CCD和CCSD耦合簇方程的全部根，通过四电子体系解离过程验证了单参考耦合簇解能高精度近似多个激发态能量及态本身。
2024-09-10 math.AG physics.chem-ph physics.comp-ph
