Rényi entropies and negative central charges in non-Hermitian quantum systems
量子纠缠是表征多体量子系统的一个基本要素。然而，纠缠度量主要是在厄米特系统中讨论的。在这里，我们提出了一个自然的扩展纠缠和雷尼熵的非厄米量子系统。还有其他关于计算这些数量的建议，这些建议与本文件中提出的建议不同。我们证明了所提出的纠缠量被称为一般纠缠和雷尼熵。这些量捕获所需的纠缠特性在非厄米临界系统，其中的低能量属性是由非酉共形场论（CFTs）。我们发现从一般纠缠/Rényi熵和非幺正CFT预测的负中心荷的数值外推之间非常吻合。此外，我们将一般的纠缠/雷尼熵应用于非厄米特扰动的保序拓扑相。我们发现一般的$n$ -th Rényi熵捕捉到了预期的纠缠特性，而传统的Rényi熵由于其不正确的定义可能会表现出不自然的奇异性。
2022-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.str-el
Topological Entanglement Renyi Entropy and Reduced Density Matrix Structure
我们推广的拓扑纠缠熵的一个家庭的拓扑Renyi熵参数化的参数α，试图找到新的不变量区分拓扑有序相。我们发现，令人惊讶的是，所有的拓扑Renyi熵是相同的，独立于所有非手性拓扑相位的α。这种独立性表明，拓扑有序的基态波函数具有简化的密度矩阵，具有某种简单的结构，并且不能从纠缠谱中提取额外的普适信息。
2010-01-05 cond-mat.str-el quant-ph
Generalized Unitary Coupled Cluster Wavefunctions for Quantum Computation
我们引入了一个酉耦合团簇（UCC）模型，称为$k$ -UpCCGSD，它是基于一个稀疏广义双（D）算子族，提供了一个可负担的和系统可改进的酉耦合团簇波函数，适合在近期量子计算机上实现. $k$ -UpCCGSD采用对耦合簇双激发算子（pCCD）的指数的$k$乘积以及广义单（S）激发算子。我们比较它的性能，在执行效率和准确性的广义UCC anananesthesia采用全广义SD激励运营商（UCCGSD），以及与标准anesthesia只采用SD激励（UCCSD）。发现$k$ -UpCCGSD显示出量子计算应用的最佳缩放，需要$\mathcal O(kN)$的电路深度，与UCCGSD的$\mathcal O(N^3)$和UCCSD的$\mathcal O((N-η)^2 η)$相比，其中$N$是自旋轨道数，$η$是电子数。我们通过对H $_4$（STO-3G，6- 31 G）、H $_2$ O（STO-3G）和N $_2$（STO-3G）的基态和第一激发态进行经典基准计算，分析了这三种方法的准确性，并与传统的耦合簇方法进行了额外的比较。基态的结果表明，$k$ -UpCCGSD在精度和成本之间提供了良好的权衡，实现了化学精度，而在量子计算机上的实现成本低于UCCGSD和UCCSD。激发态的计算采用正交约束变分量子本征求解器方法。这被认为通常产生比相应的基态更不准确的能量。我们表明，使用…
2019-01-04 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Quantum Friction: Cooling Quantum Systems with Unitary Time Evolution
我们引入了一种类型的量子耗散-局部量子摩擦-通过添加到哈密顿局部势，打破时间反演不变性，以冷却系统。与Kossakowski-Lindblad主方程不同，局域量子摩擦直接影响波函数的幺正演化，而不是密度矩阵：因此它可以用来冷却具有数千个必须保持正交的波函数的费米子多体系统。除了提供一种有效的方法来模拟量子耗散和非平衡动力学，局域量子摩擦与绝热态制备相结合，显着加快了多体模拟，使时间相关的薛定谔方程的解决方案显着简单，比其固定的解决方案。
2013-05-29 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el nucl-th
The Gauge Picture of Quantum Dynamics
针对薛定谔图景中波函数运动方程缺乏显式空间局域性的问题，提出量子动力学的规范图景，通过将全局酉不变性转化为局域规范不变性，实现运动方程的显式空间局域性。
2024-03-15 cond-mat.str-el quant-ph
S3 Quantum Hall Wavefunctions
我们构建了一个家庭的量子霍尔哈密顿的基态，至少对于小的系统尺寸，给出了S3共形场论的分解。本文将基态作为填充率nu=3/4玻色子的量子霍尔效应的试探波函数，研究了玻色子通过δ函数相互作用或δ函数加偶极相互作用的量子霍尔效应。虽然S3理论可以是幺正的或非幺正的，但我们发现只有在非幺正的情况下，它们与精确对角化有很高的重叠，这表明这些波函数可能对应于临界点，可能类似于以前研究过的加夫尼波函数。这些波函数给出了一个明确的例子，它不能完全用它们的薄环面极限或它们的零点模式来表征。
2009-11-23 cond-mat.str-el hep-th
Entanglement entropies of equilibrated pure states in quantum many-body systems and gravity
本文发展了一个不可积多体系统纯态晚期Renyi熵的普适近似，该系统宏观上类似于平衡态的密度矩阵。所得的表达式完全由相关的平衡密度矩阵的性质决定，因此与初始状态的细节无关，同时也与幺正时间演化明显一致。对于引力系统中的平衡纯态，如黑洞，这种近似给出了一种用欧几里德路径积分计算纠缠熵的方法，这种方法与么正性一致，因此可以用来解决霍金的信息丢失悖论.应用于蒸发黑洞和与浴耦合的永恒黑洞的最新模型，它提供了复制虫洞的推导，并阐明了它们的数学和物理起源。特别是，它表明，副本虫洞可以出现在一个系统中具有固定的哈密顿量，而不需要系综平均。
2020-08-12 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el gr-qc
Matrix Product State Description and Gaplessness of the Haldane-Rezayi State
我们推导出一个精确的矩阵产品状态表示的Haldane-Rezayi状态的圆柱和环面几何。我们的推导是基于Haldane-Rezayi态作为非酉对数共形场论中的相关器的描述。这种结构忠实地捕捉了环面上该模型态的十个简并基态。使用圆柱体的几何形状，我们探测的无隙性质的相位提取的相关长度，在热力学极限发散。数值提取的拓扑纠缠熵似乎只探测理论的阿贝尔部分，这让人想起Gaffnian态，另一个模型状态来自非酉共形场论。
2019-05-21 cond-mat.str-el
Extracting the Quantum Hall Conductance from a Single Bulk Wavefunction
我们提出了一个新的公式，提取量子霍尔电导从一个单一的（2+1）D带隙波函数。该公式适用于守恒粒子数的一般多体系统，并基于模块流的概念：即，从波函数的纠缠结构产生的么正动力学。该公式满足霍尔电导的所有形式性质：它是奇数下的时间反转和反射，甚至在电荷共轭，普遍和拓扑刚性的热力学极限。从共形场论的论证中得到了将公式与霍尔电导联系起来的进一步证据。最后，我们数值检查的公式，将其应用到一个非相互作用的陈带，获得了良好的协议。
2022-08-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-th
Equipartition of Entanglement in Quantum Hall States
研究了整数和分数量子霍尔态的全计数统计和量子分辨纠缠熵。对于无限长圆柱上自旋极化电子的填充最低朗道能级，我们精确地计算了与圆柱轴正交的切口所对应的带电矩。这就产生了FCS和熵在大周长极限下的行为：在适当的波动范围内，FCS是高斯的，纠缠在不同的电荷扇区之间均匀分布。次级电荷依赖的修正均分也来自。然后，我们扩展到Laughlin波函数的分析，纠缠光谱进行假设的Li-Haldalle猜想。结果证实均分小的电荷依赖项，然后匹配精确的矩阵产品状态的基础上的数值计算。
2022-04-13 cond-mat.str-el hep-th
Dissipative quasi-particle picture for quadratic Markovian open quantum systems
量子多体系统的不同区域之间的相关性可以通过基于（约化的）子系统状态的熵的测量来量化。对于封闭系统，一些分析和数值工具，例如，流体动力学理论或张量网络可以准确地捕获子系统熵的时间演化，从而可以深刻理解量子相关的么正动力学。然而，到目前为止，这些方法要么不能应用于开放量子系统，要么不允许混合态的量子熵的有效计算。在这里，我们在解决这个问题上取得了进展，制定了一个耗散准粒子的图片-描述量子熵在流体力学极限的动力学-为一般类的非相互作用的开放量子系统。我们的研究结果表明，在耗散多体系统中，关联一般是通过准粒子的传播建立的。
2022-12-23 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Non-Hermitian effects of the intrinsic signs in topologically ordered wavefunctions
多体波函数中的负号在量子力学中起着重要的作用。二维六角晶格上双半介子模型的基态波函数含有一个不能用任何局域变换去除的内禀符号。本文提出了一种张量网络表示的一般双半子波函数，并将波函数范数映射到具有虚磁场和虚三自旋三角面相互作用的三角格点Ashkin-Teller模型的配分函数上.为了解决这个非厄米模型与宇称时间（PT）对称性，数值张量网络方法，并确定了全球相图。在双半子相附近，我们发现了一个由非幺正共形场论描述的无隙密圈相和一个具有配分函数零点的PT对称破缺相。因此，在拓扑有序波函数的内禀符号与PT对称非厄米统计模型之间建立了联系。
2020-07-07 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Volume-law to area-law entanglement transition in a non-unitary periodic Gaussian circuit
该研究针对具有空间平移和时间周期性的非幺正周期高斯电路，通过将演化与弱测量映射为Möbius变换，解析证明了多种测量诱导纠缠相变的存在，并精确得到体积律到面积律相变的三类纠缠熵临界指数ν。
2023-01-10 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Multi wavefunction overlap and multi entropy for topological ground states in (2+1) dimensions
本文研究(2+1)维有能隙基态的多波函数重叠，利用体-边界对应和共形场论计算SPT态拓扑不变量，并将该技术应用于多熵计算，证明了多熵与Rényi熵差值的下界。
2024-10-10 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
AGP-based unitary coupled cluster theory for quantum computers
电子结构方法通常受益于对称性破缺和恢复，特别是在强相关区域。量子计算机上的Ansätze也是如此。我们发展了一个酉耦合团簇方法反对称化的孪幂（AGP）-一个国家正式相当于数投影Barning-Cooper-Schrieffer波函数。我们证明了我们的方法在一个和两个维度的单带费米-哈伯德哈密顿量。我们还探讨后选择作为一个状态准备步骤，以获得相关的AGP，并证明它的规模不差于$\mathcal{O}(\sqrt{M})$在测量的数量，从而使其成为一个更便宜的替代规范集成恢复粒子数对称性。
2022-09-23 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
Growth of genuine multipartite entanglement in random unitary circuits
研究了随机量子线路模型中真实多体纠缠的增长，其中包括随机么正线路模型和随机Clifford线路模型。我们发现，对于随机Clifford电路，多体纠缠的增长仍然慢于随机幺正的情况。然而，在两种情况下，多体纠缠的最终饱和值几乎相同。的行为，然后比较真正的多体纠缠随机矩阵产品状态中获得一个适度高的键维。然后，我们将多体纠缠的行为与系统的其他全局性质联系起来，即希尔伯特空间中多体波函数的离域性。与此同时，我们分析了这种高度纠缠的量子态通过随机幺正动力学弱测量下的鲁棒性。
2021-01-07 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Symmetry-twisted multi-entropies: Order parameters for 2D SPT phases
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Leinweber Institute for Theoretical Physics, University of Chicago（芝加哥大学莱因韦伯理论物理研究所）
研究如何从期望值提取二维玻色SPT信息，提出基于部分对称和置换操作期望值的非局部序参量，对应对称扭曲多熵，能检测四体和六体纠缠，限制虚假贡献，有望推广到费米子和高维系统。
2026-10-16 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
Decomposition of $\mathcal{N}=1$ superconformal minimal models and their fractional quantum Hall wavefunctions
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Oxford（牛津大学）；the University of Tokyo（东京大学）
本文通过共集构造分解$\mathcal{N}=1$超共形极小模型，并利用自由场方法计算分数量子霍尔态的基态波函数，推导出多项式求和项的显式表达式。
2025-12-30 cond-mat.str-el hep-th math-ph
Perfect Sampling with Unitary Tensor Networks
张量网络态是量子晶格模型多体基态的一种强有力的变分方法。在张量网络方法中使用蒙特卡罗采样技术显著降低了张量收缩的成本，可能导致计算效率的大幅提高。以前的建议是基于马尔可夫链蒙特卡罗方案产生的本地更新配置，因此，必须处理平衡和自相关时间，从而导致效率降低。在这里，我们提出了一个完美的采样方案，消失的平衡和自相关时间，酉张量网络-即张量网络的基础上有效地收缩，酉量子线路，如酉版本的矩阵产品状态（MPS）和树张量网络（TTN），和多尺度纠缠重整化矩阵（MERA）。直接根据波函数中的概率对样本进行采样，而不采用马尔可夫链过程。我们还描述了一个部分抽样方案，可以导致一个戏剧性的（基地依赖）减少抽样误差。
2012-04-10 cond-mat.str-el quant-ph
Beyond MP2 initialization for unitary coupled cluster quantum circuits
该研究通过高效稀疏波函数电路求解器研究多达64量子比特的系统，推进UCC模拟技术水平，展示其能力并解决初始参数化等问题，为评估VQE实现量子优势的实用性提供关键基准。
2024-11-21 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
Interpolating Between the Gauge and Schrödinger Pictures of Quantum Dynamics
本研究通过在规范绘景运动方程中添加空间局域项，实现了量子动力学规范绘景与薛定谔绘景之间的有效插值，使大系数下规范波函数趋近薛定谔波函数。
2023-07-05 cond-mat.str-el quant-ph
Matrix Product State and Quantum Phase Transitions in the One-Dimensional Extended Quantum Compass Model
利用矩阵乘积态（MPS）研究了一维量子罗盘模型（QCM）的基态性质和量子相变。MPS波函数被认为是非常有效的描述QCM基态，并在数值上确定的虚时间投影。基态能量、关联、量子纠缠及其谱、局域和非局域序参量等，详细计算和研究了。结果表明，二分熵、块纠缠熵和最近邻关联函数可以用来检测二阶量子点，而不能检测一阶量子点，而保真度检测则可以同时识别二阶量子点和一阶量子点.从MPS波函数中提取纠缠谱，发现在QCM的无序相位中，存在非局域弦序参量时，纠缠谱是双简并的。利用线性化张量重整化群方法计算了它们的比热曲线，并研究了它们的低温行为。
2012-06-02 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Large-scale sparse wavefunction circuit simulator for applications with the variational quantum eigensolver
在量子计算机上进行状态准备的标准范例，用于在近期模拟物理系统，已经用不同的算法方法进行了广泛的探索。一种这样的方法是参数化电路的优化，但随着电路尺寸的增加，这变得越来越具有挑战性。因此，大规模电路优化的效用相对未知。在这项工作中，我们证明了纯粹的经典资源可以用于优化量子线路在一个近似的，但强大的方式，这样我们就可以桥接的资源，我们从高性能计算，并看到直接过渡到量子优势。我们通过稀疏波函数电路求解器来展示这一点，我们在这里详细介绍，并展示了一个高效的经典模拟区域。有了这样的工具，我们可以避免许多问题，困扰电路优化数百量子位只使用实际和合理的经典计算资源。这些工具使我们能够探索量子计算机上变分优化方法的真正好处，从而为物理系统的短期硬件预期打开了一扇窗户。我们证明了这一点与一个单一的耦合集群的各种分子上的原子团高达64个量子比特与成千上万的变参数。
2023-01-13 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
Measurement-induced criticality in random quantum circuits
研究了（Haar）随机幺正量子线路中由投影测量引起的纠缠跃迁的临界行为.使用复制的方法，我们映射到一个二维的统计力学模型的纠缠熵在这样的电路的计算。在这种语言中，面积到体积的纠缠转变可以被解释为统计力学模型中的有序转变。我们利用共形不变性导出了跃迁附近的纠缠熵和互信息的一般标度性质。详细分析了统计力学模型映射到渗流的无限现场希尔伯特空间维数的极限。特别是，我们使用描述2D渗透临界理论的共形场论的相对较新的结果，计算了该极限下$n \geq 1$的$n$ th Rényi熵中子系统大小对数的普适系数的精确值，并且我们讨论了如何从该极限访问有限现场Hilbert空间维度的一般转变，其在不同于2D渗流的普适类中。我们还评论了与随机张量网络中纠缠跃迁的关系，这在参考文献1中已有研究。
2019-08-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Improved real-space parallelizable matrix-product state compression and its application to unitary quantum dynamics simulation
本文提出改进的实空间可并行化MPS压缩方法与并行重规范技术，并据此开发改进的pTEBD算法，在超过1000量子比特的量子电路模拟中实现与最先进MPS算法相同精度但时间更短、弱扩展性能近乎完美。
2024-08-30 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Certain BCS wavefunctions are quantum many-body scars
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Princeton University（普林斯顿大学）
研究构建了具有强磁场或超导相关性的多味费米子晶格模型中的多体疤痕态，其中一种态通过全希尔伯特空间最大化单点相关性，形式为BCS波函数，并可通过添加配对势作为
2026-05-07 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Gaplessness of the Gaffnian
研究了在玻色填充因子$ν=2/3$和费米填充因子$ν=2/5$下描述分数量子霍尔关联的加夫尼试探波函数。本文详细研究了一类插在已知物理的硬核相互作用和基态为Gaffnian的投影子之间的哈密顿量。我们通过使用大规模的精确对角化的球面几何的间隙的情况下，我们给出的证据。这与最近的论点是一致的，该波函数是从一个非酉共形场论构造的。通过使用圆柱体的几何形状，我们详细讨论了基本的极小模型的性质，我们显示了外观的杂合共形塔的边缘能量谱中的左，右移动产生不同的主要运营商。
2014-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el nucl-th
Emergent classicality and wavefunction branching in an isolated quantum many-body system
Center for Theoretical Physics — a Leinweber Institute, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院理论物理中心）；Harvard University（哈佛大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；NTT Research, Inc.（日本电报电话公司研究所）
本文证明孤立多体系统中经典性可从内部涌现：通过集体自旋与微观置换扇区的相互作用，推导出有效Lindblad方程，并在热力学极限下收敛为经典混沌Fokker-Planck方程，波函数分支形成正交记录，实现量子-经典对应。
2026-09-18 cond-mat.str-el math-ph math.MP
Absolutely Stable Spatiotemporal Order in Noisy Quantum Systems
我们引入了一个非幺正量子动力学模型，该模型具有无限长的离散时空秩序，对任何幺正或耗散扰动都具有鲁棒性。遍历性是规避相结合的投影测量序列与局部反馈规则，是受Toom的“东北中心”的经典元胞自动机。所讨论的测量只是部分地坍缩了系统的波函数，允许一些量子相干性持续存在。我们证明了我们的主张，使用数值模拟的克利福德电路在两个空间维度，允许访问大的系统尺寸，也提出了结果更通用的动力学上适度的系统尺寸。我们还设计了明确的实验协议，实现这种动态使用一个和两个量子比特门，可在当今的量子计算平台。
2022-08-30 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Quantum Zeno Effect and the Many-body Entanglement Transition
我们引入并研究了一个由幺正门和投影测量组成的一维“混合”量子线路模型。虽然幺正门是从随机分布中抽取的，并且在电路中均匀地起作用，但测量是在整个系统的随机位置和时间进行的。通过改变测量速率，我们可以在随机幺正电路模型的体积定律纠缠相位（无测量）和“量子芝诺相位”之间进行调谐，在“量子芝诺相位”中，强测量抑制纠缠增长以在面积定律中饱和。对多粒子波函数的量子轨迹进行了广泛的数值模拟（利用Clifford电路访问高达512个量子比特的系统），为稳定的“弱测量相”提供了证据，该相表现出体积律纠缠熵，其系数随着测量速率的增加而减小。我们还提出了一个新的连续量子动力学之间的“弱测量阶段”和“量子芝诺阶段”，由竞争的纠缠的倾向之间的竞争驱动的相变的证据？幺正演化和解除纠缠的倾向的投影测量。详细的稳态和动态临界特性的这种新的量子纠缠过渡访问。
2018-11-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Quantum Entanglement of Interacting Fermions in Monte Carlo
给定一个特定的相互作用量子哈密顿量，在一般的空间维度，可以访问它的纠缠特性，如纠缠熵对应的基态波函数？尽管在解决相互作用玻色子和量子自旋的这个问题上已经取得了进展，但对于相互作用费米子还没有相应的方法。在这里，我们表明，相互作用的费米子哈密顿的纠缠结构有一个特别简单的形式-相互作用的约化密度矩阵可以写为一个总和的运营商，描述自由费米子。这种分解允许人们计算可以通过行列式量子蒙特卡罗模拟的哈密顿量的Renyi熵，同时采用迄今为止仅适用于自由费米子系统的有效技术。所提出的方法适用于基态，以及热平均约化密度矩阵。
2013-08-06 cond-mat.str-el hep-lat hep-th
