From Quantum Tunneling to Classical Optimization through Instantons
本研究通过瞬子分析证明路径积分随机梯度下降(PISGD)可继承量子隧穿机制,其逃逸时间随反弹作用量而非势垒高度指数增长,数值实验验证了该缩放,但不排除量子算法存在潜在优势。
2026-10-06 quant-ph
Nonlinear Dynamics In Quantum Physics -- Quantum Chaos and Quantum Instantons
我们讨论了最近提出的量子作用-它的解释,它的动机,它的数学性质和它在物理学中的应用:量子力学隧道,量子瞬子和量子混沌。
2003-02-21 quant-ph
Real-Time Instantons and Suppression of Collision-Induced Tunneling
我们考虑了量子场论中由基本粒子碰撞引起的隧穿过程。我们提出了一个半经典的方法来估计这些过程的概率在很高的碰撞能量的限制。作为例子,我们计算了在一个具有边界相互作用的(1+1)维标量模型中不同真空之间诱导隧穿的最大几率。
2004-12-21 cond-mat.str-el hep-ph hep-th
Perturbatively corrected ring-polymer instanton rate theory rigorously captures anharmonicity and deep tunneling
本研究推导环聚合物框架下的微扰校正瞬子速率理论RPI+PC,通过势能高阶导数校正垂直隧穿路径的非谐性,无需全局势能面,经理论推导与模型反应验证,系统性提升了瞬子理论的速率计算精度。
2025-09-01 physics.chem-ph quant-ph
Instanton Approach to Josephson Tunneling between Trapped Condensates
利用瞬子方法研究了双势阱中两个弱关联玻色-爱因斯坦凝聚体之间的量子隧穿.我们指出了其他作者早期治疗中的一些内在病理,并努力超越这些非常简单的零阶模型。隧穿振幅可以计算在Escheras-Fermi近似和超越它;我们发现它依赖于被困原子的数量,通过化学势。对约瑟夫森振荡和MQST的观测提出了一些建议。
2001-10-02 cond-mat.mes-hall hep-th physics.atom-ph
The Instantonic Approach with Non-Equivalent Vacua
本文研究了存在非等效真空的模型中的量子力学隧穿现象。为了这样一个目的,我们评估的两个最小值的潜在问题的二次波动在相应的瞬子之间的欧几里德传播。多瞬子组态的影响包括通过交替稀释气体近似。
2002-12-12 quant-ph
Instantons meet resonances: Unifying two seemingly distinct approaches to quantum tunneling
本文通过展示共振态方法与瞬子方法的等价性,统一了两种看似不同的量子隧穿理论框架。
2025-12-04 hep-th math-ph math.MP
Nonlinear Landau-Zener Tunneling with Heat-Bath Colored Noise
Graduate School, China Academy of Engineering Physics(中国工程物理研究院研究生院)
该研究探究热库色噪声对非线性朗道-齐纳隧穿的影响,发现非线性可使隧穿概率在噪声超临界值后随噪声增大而降低,通过维纳-厄米展开阐明机制,对比随机共振并获强弱噪声极限近似解。
2026-08-18 quant-ph
Coupled Instantons In A Four-Well Potential With Application To The Tunneling Of A Composite Particle
本文研究了四井势中耦合瞬子的特性,并应用于一维复合粒子的隧穿问题。
2026-02-28 cond-mat.other math-ph math.MP
Double Well Potential: Perturbation Theory, Tunneling, WKB (beyond instantons)
本文给出了双阱区四次量子力学振子$V= m^2 x^2+g x^4$在任意$g \geq 0$下的一个简单近似解。它是基于结合微扰理论附近的真正的最小值的潜力,半经典近似在大的距离和隧道下的障碍的描述。它提供了9-10位有效的能量,并给出了波函数的相对偏差在真正的$x$ -空间小于$\lesssim 10^{-3}$。
2009-07-26 cond-mat.stat-mech hep-th math-ph
Magnetic relaxation of superconducting quantum dot: two-dimensional false vacuum decay
涡旋的量子隧穿是描述高温超导体低温蠕变的一个重要新现象。我们推测,量子隧穿也可能表现在介观超导体由于被Bean-Livingston势垒捕获的涡旋。采用伦敦近似和镜像法对高温超导量子点中的势阱形状进行了估计。为了计算逃逸率,我们使用了瞬子技术。我们用一个量子粒子从二维基态在横向磁场作用下的隧穿来模拟涡旋。所得到的衰变率由瞬子的方法和传统的WKB进行比较,揭示彼此完全一致。
2006-09-11 quant-ph
Path-Integral Quantum Monte Carlo simulation with Open-Boundary Conditions
完全连接的量子自旋模型中的亚稳态的隧穿衰变事件可以通过路径积分量子蒙特卡罗(QMC)有效地模拟[Isakov $et~al.$,Phys. Rev. Lett. ${\bf 117}$,180402(2016).]。这是因为QMC的热辅助量子隧穿率和Kramers逃逸率的自旋数的指数标度是相同的[Jiang $et~al.$,Phys. Rev. A ${\bf 95}$,012322(2017).],文献[1]也证明了开边界QMC的逃逸率比传统的双边界QMC的逃逸率大二次方,因此,开边界QMC可以作为求解组合优化问题的有力工具.这个猜想背后的直觉是,瞬子在开边界QMC中的作用量是在双边界QMC中的一半。在这里,我们表明,这种简单的直觉-虽然在解释一些数值结果时非常有用-在几个方面偏离了实际情况。利用一个全连通的量子自旋模型,我们推导出一组条件的位置和动量的端点的瞬子,其中删除了额外的自由度,由于开放的边界。相比之下,半瞬子猜想错误地将端点处的动量设为零。我们还发现,在开放边界QMC中的瞬子对应于量子隧穿事件在对称子空间(最大总角动量)在所有温度下,而在非边界QMC中的瞬子通常位于子空间在有限温度下具有较低的总角动量。这导致在有限温度下小于二次加速。我们还概述了推广的瞬子隧穿方法的多量子比特系统没有置换对称性使用自旋相干态路径积分。
2017-10-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Complex density of continuum states in resonant quantum tunneling
我们引入了一个复杂的扩展连续能级密度,并将其应用于一维散射问题,涉及隧道通过有限范围的潜力。我们表明,密度的实部是成比例的一个真正的“时移”的传输粒子,而虚部反映了虚时间的一个类瞬子隧穿轨迹。我们使用复标度方法证实了几种势的这些假设。特别是,我们表明,稳定点的潜力引起的具体奇异的实和虚密度,这代表密切类似的激发态量子相变在束缚系统。
2020-06-17 quant-ph
Toward quantum tunneling from excited states: Recovering imaginary-time instantons from a real-time analysis
本文用保持时间实数、向 Hamiltonian 加入无穷小复正则项的实时间路径积分方法,从双势阱模型恢复激发态隧穿的类瞬子图像。
2025-07-29 hep-ph hep-th quant-ph
Gaussian fluctuations in the tunneling probability of a closed universe
Università di Padova(帕多瓦大学);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova(意大利国家核物理研究所帕多瓦分部)
本文基于欧几里得路径积分法,推导了闭合宇宙量子创生的隧道概率表达式,考虑了高斯涨落对隧道概率的修正,提供了更精确的 semiclassical 估计。
2026-05-15 gr-qc quant-ph
Instantonic approach to triple well potential
利用通常的瞬子方法,我们得到了三重势阱势垒中量子隧穿引起的能量分裂。结果表明,传播子中与能量分裂中点有关的项与双势阱情况下的能量分裂中点有关,它与左势阱和中心势阱频率的代数平均成正比。
1996-08-12 hep-th quant-ph
Real-Time Instantons in Complex-Driven Qubits
本文研究复耦合周期驱动的量子拉比模型,发现非幺正相干驱动产生单向瞬子解,实现快速确定性隧穿至基态,提供无需耗散浴的PT对称高保真量子比特重置方法,并可将吸引子置于布洛赫球任意点。
2025-10-09 math-ph math.MP quant-ph
Theory for polaritonic quantum tunneling
研究了真空腔模与$N$亚稳系统强耦合形成的极化激元系统的隧穿衰减率。使用一个简单的模型势,我找到了控制低温隧穿速率的瞬子解。由于腔导致的所得到的速率修改与光-物质耦合的二次幂的平均值成比例。不存在将速率提高$\sqrt{N}$倍的集体效应,这与热活化状态中的结果一致。
2022-10-20 physics.chem-ph quant-ph
Induced vortex tunneling in a superconducting wire
本文研究了圆柱形超导薄膜导线中的感生拓扑跃迁。在过渡期间,电流的脉冲引起围绕圆柱体的虚拟涡旋-反涡旋对的传输。我们认为这两个瞬子的方法,其中的过渡被视为运动的漩涡在欧几里德时间,和实时的双重制定,其中的漩涡所描述的基本量子场。瞬子的方法是方便的讨论环境的影响,而在对偶配方中,我们表明,存在一个潜在的有用的绝热制度,其中的概率,以指数方式抑制,以创建一个真正的涡对,但总的运输的涡数可以是一阶。
2003-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Photon Berry phases, Instantons, Schrodinger Cats with oscillating parities and crossover from $ U(1) $ to $ Z_2 $ limit in cavity QED systems
本文利用$ 1/J $展开和精确对角化方法研究了有限$ N $上的$ U(1)/Z_2 $ Dicke模型.该模型包括四个标准量子光学模型作为其各种特殊限制。$ 1/J $展开式与作者在arXiv:1512.08581中使用的强耦合展开式是互补的,后者用于在其对偶$ Z_2/U(1) $表示中研究同一模型。我们确定了3个制度的系统的能级:正常,$ U(1) $和量子隧穿(QT)制度。该系统的能级被分组为双峰,由散射态和薛定谔猫组成,分别在$ U(1) $和量子隧穿(QT)制度中具有偶(e)和奇(o)宇称。在QT区,利用WKB方法,随着相互作用强度的增加,我们发现了一个又一个的束缚态的涌现,然后研究了一类新的量子隧穿过程。正是在瞬子隧穿事件中的Berry相位干涉效应导致了薛定谔猫在基态和高能束缚态中的偶宇称和奇宇称振荡。绘制了从$ U(1) $到QT区的能级演化图,并讨论了两个区能级之间的对偶关系。我们还计算了这两个区域的光子关联函数、压缩谱、数关联函数,这些关联函数可以用各种实验技术测量。将本文的$ 1/J $展开结果与arXiv:1512.08581中的强耦合方法结果相结合,可以对有限$ N $和任意各向异性参数$ β$下的$ U(1)/Z_2 $ Dicke模型有较全面的理解.
2015-12-31 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
Photon-instanton scattering in a superconducting circuit: Beyond the very high impedance regime
针对超导电路中瞬子散射理论仅适用于极高阻抗区域的局限,本文引入数值方法消除近似,在无拟合参数下提高了与实验测量的一致性,拓展了其适用范围。
2025-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Quantum-mechanical tunneling: differential operators, zeta-functions and determinants
本文详细讨论了一维粒子在双势阱作用下的运动问题。我们的主要工具将是欧几里德(虚时间)版本的路径积分方法。一旦我们进行了威克旋转,欧几里得运动方程就与实时点粒子的通常运动方程相同,只是所讨论的势颠倒了。这样一来,我们的双阱势就变成了双峰势。按照半经典近似的要求,我们可以研究瞬子上的二次涨落,在本文中,瞬子代表欧几里德运动方程的定域有限作用量解。利用zeta函数方法计算了二次微分算子的行列式。利用形状不变性对称性,我们写出了这类算子的本征函数和能量本征值的封闭形式。多瞬子组态的影响也包括在这个方法中。
2000-11-14 math-ph math.MP quant-ph
Photon-instanton collider implemented by a superconducting circuit
瞬子是时空局域的量子场隧穿事件,在关联凝聚态和高能系统中普遍存在。然而,通过与常规粒子的碰撞直接观察它们被认为是不可能的。我们展示了电路量子电动力学的最新进展,特别是,实现电流耦合的transmon量子比特的高阻抗传输线,允许观察单微波光子的非弹性碰撞与瞬子(相位滑移)。我们发展了一种计算光子-瞬子截面的形式,这在其他量子场论中应该是有用的。特别是,我们表明,非弹性散射概率可以显着超过传统的约瑟夫森四次非谐性的影响,并达到订单单位值。
2021-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Quantitative Analysis of the Stochastic Approach to Quantum Tunneling
近年来,人们对计算场论中量子隧穿的替代方法越来越感兴趣。特别感兴趣的是一个随机的方法,其中涉及(i)采样从自由理论高斯近似的维格纳分布,以获得随机初始条件的领域和动量共轭,然后(ii)下的经典运动场方程,这导致随机气泡的形成。以前的工作表明,在这种随机方法和通常的瞬子近似的隧穿率的对数之间的参数协议。然而,最近的工作[1]声称这些方法之间的良好协议。在这里,我们表明,这种方法实际上并不完全匹配,随机方法往往高估了瞬子隧穿率。为了量化这一点,我们用$εσ$参数化初始随机波动的标准差,其中$σ$是高斯分布的实际标准差,$ε$是一个模糊因子; $ε= 1$是物理值。我们数值实现的随机方法,以获得在1+1维的电位范围内的气泡形成率,发现$ε$总是需要比1小一些,以抑制其他更大的随机率对瞬子率;例如,在[1]的电位需要$ε\approx 1/2$。我们发现,当从其他维格纳分布采样时,预测也会发生不匹配,在单粒子量子力学中,即使初始量子系统是在一个精确的高斯态。如果我们的目标是获得两种方法之间的协议,我们的研究结果表明,随机方法将是有用的,如果一个处方,以指定最佳的捏造因素的波动可以开发。
2020-09-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Three-loop Correction to the Instanton Density. I. The Quartic Double Well Potential
本文研究了经典瞬子组态附近的量子涨落。利用瞬子背景下的费曼图计算了四次双势阱三圈阶的隧穿振幅(瞬子密度)。三圈贡献的结果在六位有效数字上与J.~辛恩贾斯汀与所有涉及的费曼积分都是有理数的双环贡献不同,在三环情况下,费曼图可以包含无理数贡献。
2015-11-04 hep-ph hep-th math-ph
Quenched Spin Tunneling and Diabolical Points in Magnetic Molecules: I. Symmetric Configurations
自旋隧穿的完美淬灭,以前已经讨论过的干扰瞬子,最近已被观察到的磁性分子\Fe 8,使用离散相积分(或Wentzel-Kramers-Brillouin)方法处理。这种现象的最简单的模型哈密顿量导致了一个薛定谔方程,它是一个五项递归关系。当施加在分子上的磁场沿硬磁轴时,这种递推关系是反射对称的。得到了所有反射对称五项递归关系的隧道分裂的一个完全通用的Herring公式。使用连接公式的一种新的类型的转折点,可以被描述为躺在“下的障碍”,并根据振荡分裂作为一个功能的磁场,这Herring公式转化为其他两个公式,表示分裂的一个小数目的行动和行动的积分。这些后者的公式似乎是普遍有效的,即使在递归包含超过五项的问题。模型哈密顿量的结果进行了比较实验,数值,以前的基于瞬子的方法,和限制的情况下,没有磁场。
2000-03-08 cond-mat math-ph math.MP
Vacuum Decay in Real Time and Imaginary Time Formalisms
本文利用维格纳表象,在一般形式下分析了量子场论中的真空隧穿。在标准的瞬子形式中,人们通常用场算符的本征态来近似初始的假真空态,对初始场值施加狄利克雷边界条件,并在虚时间中演化。这种方法没有明显的物理解释。然而,另一种方法确实具有物理解释:在量子场论中,隧穿可以通过经典动力学发生,由场及其动量共轭中的初始量子涨落播种,最近在参考文献[1]中实现。我们表明,维格纳表示是一个有用的框架来计算和理解这两种方法之间的关系。我们发现有两个,相关的,鞍点近似的路径积分的隧穿过程:一个对应于在虚时间的瞬子解决方案,另一个对应于经典动力学从初始量子涨落在实时。后一个过程的动力学的经典近似是合理的,只有在一个系统中有许多自由度,可以出现在场论由于核泡的高占有率,而它是不合理的单粒子量子力学,我们解释。我们提到可能的应用的实时形式主义,包括隧道时的瞬子消失,或当虚时间轮廓变形是不可能的,这可能会发生在宇宙学设置。
2019-08-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph