Search of the ground state(s) of spin glasses and quantum annealing
本文回顾了我们以前对量子Sherrington-Kirkpatrick（SK）模型的序参量分布的研究。通过Monte Carlo方法，我们研究了有限温度下序参量分布的行为。用精确对角化方法对自旋玻璃序参量分布进行了零温研究。我们发现在低温（高横场）自旋玻璃区，序参量分布的尾部（扩展到序参量的零值）和宽度在热力学极限下变为零。这样的观察清楚地表明存在低温（高横场）遍历区域。我们还发现在高温（低横场）自旋玻璃相中，即使在无限大的系统尺寸极限下，对于所有的序参量值，序参量分布都是非零的，这实质上表明了系统的非遍历行为.我们研究了通过各态历经和非各态历经的自旋玻璃区的退火动力学。我们发现，平均退火时间变得系统尺寸无关的路径，通过量子涨落占主导地位的遍历自旋玻璃区域。与此相反，退火时间变得强烈的系统尺寸依赖于通过经典涨落主导的非遍历自旋玻璃区域退火。我们研究了自旋玻璃相的自旋自相关行为。我们观察到，衰减率的自相关向其平衡值是快得多的遍历区域相对于非遍历区域的自旋玻璃相。
2019-05-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Theory of Quantum Annealing of an Ising Spin Glass
最近发现，用量子退火方法探测复杂系统的最低能量构型比经典的热方法更有效。比较随机二维伊辛模型的经典和量子蒙特卡罗退火协议，我们确认量子退火相对于经典退火的优越性。我们还提出了一个量子退火的理论，基于级联的朗道-齐纳隧穿事件。对于经典和量子退火，退火后的剩余能量与退火时间的对数的幂成反比，但是量子情况具有更大的幂，这使得退火更快
2002-05-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Partial annealing of a coupled mean-field spin-glass model with an embedded pattern
研究了一种局部嵌入图形的部分退火平均场自旋玻璃模型。该模型包括两个动力学变量，自旋和相互作用，分别在温度T_S和T_J的热浴接触。与淬火系统不同，相互作用之间的特征相关性是由部分退火引起的。该模型具有顺磁相、铁磁相和自旋玻璃相。在铁磁相中，稳定地实现嵌入图案。该相图与两个温度之比n=T_J/T_S有很大关系。特别地，只有在n小于一定值时，才发现从嵌入铁磁相到自旋玻璃相的重入相变随T_S的减小而减小。这表明在临界值n_c以上，嵌入模式由来自非嵌入区域的局部场支持。部分退火中的相互作用的一些平衡性质也讨论了挫折。
2010-11-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
On the Question of Ergodicity in Quantum Spin Glass Phase and its role in Quantum Annealing
本文首先回顾了量子Sherrington-Kirkpatrick（SK）模型在有限温度和零温度下的临界行为。通过对Binder累积量的分析，我们确定了整个模型的相图，并通过对数值数据的标度分析，得到了关联长度指数。对于临界Binder累积量和相关长度指数，我们观察到在有限温度下从经典到量子涨落主导的值的交叉。我们研究了该模型在玻璃相（在有限温度和零温度）的序参量分布的行为。在自旋玻璃相中，除了经典涨落主导的非遍历区（副本对称性被破坏）外，我们还发现了量子涨落主导的低温遍历区。在这个量子涨落占主导地位的区域，序参量分布在其最可能的值附近有一个窄峰，最终成为无限系统大小极限的δ函数（表明系统中的副本对称性恢复或遍历性）。我们还发现，退火时间（达到一个非常低的能级的经典SK模型）变得几乎系统的大小无关时，退火路径通过这个遍历区域。相反，当这样的路径通过非遍历区域，收敛时间迅速增长的系统规模。我们提出了一个新的研究在遍历和非遍历区域的自旋自相关。我们发现一个显着增加的弛豫时间（也是弛豫行为的变化）在经典波动为主（非遍历）区域相比，在量子波动为主（遍历）区域的自旋玻璃相。
2019-03-07 cond-mat.stat-mech
Quantum Annealing in Sherrington-Kirkpatrick Spin Glass in Presence of Time-Dependent Longitudinal Field
本文研究含时纵向场下 SK 自旋玻璃的量子退火，通过数值求解含时薛定谔方程发现纵向场退火比恒定纵向场更具优势，并揭示纵向场诱导的遍历性可能是量子退火增强的原因。
2023-12-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Spherical Spin Glass.Supersymmetry and Annealing
我们证明了量子球自旋玻璃的有效作用量在Becchi-Rouet-Stora-Tyrant（BRST）超对称性的推广形式下是不变的。与这种不变性相关的沃德恒等式表明，自旋玻璃的序参量必须为零，因此，在这个模型中，退火平均值是精确的。给出了自由能、熵和比热的新结果。由于量子效应，熵仍然是有限的，并且特定的het在零温度下消失。相图的结果与由不同形式得到的结果一致。在零温度下，我们推导出动力学磁化率随频率的标度行为。
2007-01-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Proof of avoidability of the quantum first-order transition in transverse magnetization in quantum annealing of finite-dimensional spin glasses
Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo（东京大学大学院人文社会系研究科）
该研究证明了在量子退火中，任何有限维自旋系统中横向磁化不存在量子一阶相变，这一结果适用于自旋玻璃系统，表明量子退火中横向磁化的量子一阶相变不会加剧组合优化问题的难度。
2024-01-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Simple Glass Models and their Quantum Annealing
研究了平均场自旋玻璃中的一阶量子相变。我们用初等方法求解了量子随机能量模型，证明了在跃迁时本征态突然投射到未扰动的基态上，并且最低态之间的能隙在系统尺度上呈指数小。我们认为，这是一个通用功能的所有“随机一阶”模型，其中包括基准，如随机可满足性。我们引入了一个两时间瞬子来计算这个间隙，并讨论了量子退火的后果。
2008-09-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Cyclic Quantum Annealing: Searching for Deep Low-Energy States in 5000-Qubit Spin Glass
本文利用D-Wave 5000量子比特处理器验证了迭代循环量子退火算法能快速找到自旋玻璃深度低能态，并揭示了低能景观中连通团簇的幂律分布等复杂结构，为优化算法改进提供指导。
2024-12-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Population Annealing Simulations of a Binary Hard Sphere Mixture
布居退火是一种序贯蒙特卡罗方法，非常适合于模拟具有粗糙自由能景观的系统的平衡态。在这里，我们使用人口退火研究硬球的二元混合物。群体退火是模拟退火的并行版本，具有额外的恢复步骤，其确保系统的副本群体表示退火时间表中每个填充分数处的平衡系综。该算法及其平衡性能的描述和结果，提出了一个玻璃形成流体组成的硬球的直径比为1.4：1的50/50的混合物。对于这个系统，我们得到精确的结果，在玻璃态下的状态方程的包装分数$φ\approx 0.60$和研究偏差从BMCSL状态方程。对于更高的填充分数，该算法失去平衡，并且自由体积拟合预测填充分数$φ\approx 0.667$处的堵塞。我们的结论是，布居退火是一个有效的工具，研究平衡玻璃态流体和堵塞过渡。
2017-07-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonstoquastic Hamiltonians and Quantum Annealing of an Ising Spin Glass
我们研究了量子退火机性能中的哈密顿复杂性的作用。我们考虑两个一般类的退火哈密顿：随机的，这可以有效地使用量子蒙特卡罗算法模拟，和nonstoquastic的，这不能有效地处理。我们实现了后者通过添加反铁磁耦合的双自旋驱动程序项，传统上研究的横向场伊辛模型，并比较其性能与类似的随机哈密顿铁磁耦合的附加条款。我们专注于远程伊辛自旋玻璃作为我们的问题哈密顿量的模型，并进行退火机之间的比较，通过数值计算他们的成功概率，在解决随机情况下的问题哈密顿量的系统高达17个自旋。我们发现，对于一小部分更难的情况下，nonstoquastic哈密顿大大优于他们的stoquastic同行和他们的优势持续系统规模的增长。我们猜想，所观察到的改善性能是密切相关的非随机哈密顿的挫折性质。
2017-05-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Population Annealing with Weighted Averages: A Monte Carlo Method for Rough Free Energy Landscapes
介绍了Hukushima和Iba提出的群体退火算法。群体退火结合了模拟退火和玻尔兹曼加权差分复制在一个人口的副本采样平衡态。布居退火使自由能直接得到。它表明，无偏测量的观测量可以通过加权平均数超过许多运行与权重因子相关的自由能估计从运行。布居退火非常适合并行化，并且对于具有粗糙自由能景观的系统（例如自旋玻璃），可能是并行回火的有用替代方案。该方法被证明为自旋玻璃。
2010-08-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Quantum critical dynamics in a 5000-qubit programmable spin glass
该研究在5000量子比特超导量子退火器上实现自旋玻璃量子临界动力学，通过提取临界指数证明量子退火相比蒙特卡洛随机动力学具有能量降低的标度优势。
2023-04-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Approaching the Ground State of a Quantum Spin Glass using a Zero-Temperature Quantum Monte Carlo
本文用零温量子蒙特卡罗方法研究了无限程$\pm J$ Ising自旋玻璃在横场作用下的退火行为。在模拟方案中，我们表明，量子退火不仅有助于找到一个经典的自旋玻璃的基态，但也可以帮助模拟的基态的量子自旋玻璃，特别是，当横向场是低的，更有效地。
2008-03-31 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph quant-ph
Activity-Induced Annealing leads to Ductile-to-Brittle Transition in Amorphous Solids
本文提出利用自驱动活性退火制备非晶玻璃，通过调控退火协议实现单轴拉伸下从韧性到脆性的失效模式转变，并揭示了样品几何形状对剪切带形成的影响，建立了活性驱动与剪切驱动玻璃之间的对应关系。
2023-05-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quantum Annealing and Analog Quantum Computation
我们在这里回顾量子退火的最新成功，即，利用量子涨落优化复杂系统的成本或能量函数。通过研究这些计算困难的问题到经典自旋玻璃问题的映射，在连续的步骤中引入了这个概念。量子自旋玻璃问题的出现与量子涨落的引入，以及退火行为的系统，因为这些波动慢慢减少到零。这为实现模拟量子计算提供了一个通用框架。
2008-03-24 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph quant-ph
Dual time scales in simulated annealing of a two-dimensional Ising spin glass
我们应用一个广义Kibble-Zurek的平衡外标度的模拟退火时，接近自旋玻璃化转变温度$T=0$的二维伊辛模型与随机$J= \pm 1$耦合。通过分析自旋玻璃序参量和过剩能量随系统尺寸和退火速度的变化关系，我们发现在蒙特卡罗模拟中，能量弛豫比自旋玻璃序参量慢，即，存在两个不同的动态指数。将弛豫时间尺度与系统长度$τ\sim L^z$相关联的指数的值为$z=8.28 \pm 0.03$（用于序参数的弛豫）和$z=10.31 \pm 0.04$（用于能量弛豫）。我们认为，与双时间尺度的行为产生的结果，液滴理论内的熵驱动的排序机制。我们指出，这里发现的动态指数$T \to 0$模拟退火是不同的温度依赖的平衡动态指数$z_{\rm eq}(T)$，以前的研究已经发现了一个发散的行为; $z_{\rm eq}(T\to 0) \to \infty$。因此，我们的研究表明，在大都市动力学，它是更容易放松系统的简并基态之一，而不是在低温下迁移的配置空间周围的不同基态的区域之间。在更一般的优化背景下，我们的研究提供了一个强大的密集区域解决方案的例子，其中多余的能量（传统的成本函数）可能不是成功的最佳衡量标准。
2017-05-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Analysis and Optimization of Population Annealing
布居退火是一种易于并行化的顺序蒙特卡罗算法，非常适合模拟具有粗糙自由能景观的系统的平衡性质。在这项工作中，我们试图了解和提高人口退火的性能。我们推导出几个有用的数量之间的关系，描述人口退火的性能，并使用这些关系，建议方法来优化算法。通过对3D Edwards-Anderson（Ising）自旋玻璃进行大规模模拟并测量几个可观测量，对这些优化方法进行了测试。优化方法被发现大大减少了计算工作量的必要相比，以前使用的，未优化版本的人口退火。我们还获得了更准确的值的几个重要的观测值的三维爱德华-安德森模型。
2018-03-16 cond-mat.stat-mech
Classical Annealing of Sherrington-Kirkpatrick Spin Glass Using Suzuki-Kubo Mean-field Ising Dynamics
本研究提出一种结合Suzuki-Kubo平均场Ising动力学与修正Thouless-Anderson-Palmer反应场的SK自旋玻璃快速经典退火方案，数值验证其在热力学极限下可高效收敛至模型基态，能量偏差、涨落及退火时间均有良好标度特性。
2025-06-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Linking rigidity transitions with enthalpic changes at the glass transition and the fragility of glass-forming liquids
本文用低温MonteCarlo动力学的Keating类振子模型研究了玻璃的刚性性质与玻璃形成液体的强-脆性行为之间的关系。该模型表明，菲利普斯最佳的玻璃形成与最小的结晶度变化下得到的冷却/退火循环时，系统是最佳的谐波相互作用的约束，即当它是均衡刚性。对于这些特殊的系统，计算出的脆弱性也显示出最小值，这表明，均衡刚性玻璃是强大的（Arrhenius样）玻璃形成液体。在这个新的视角下，讨论了硫系和氧化物玻璃形成液体的实验，并证实了硫系网络玻璃的理论预测。
2008-03-13 cond-mat.stat-mech
Spin Glass Dynamics on Complex Hardware Topologies: A Bond-Correlated Percolation Approach
该研究采用键关联渗流与FKCK团簇形式体系，探究量子退火硬件相关的Chimera等有限尺寸图上自旋玻璃的非指数弛豫机制，揭示阻挫、无序与拓扑约束的共同作用，为量子退火架构评估提供定量基准。
2025-10-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Aging and rejuvenation during elastostatic loading of amorphous alloys
利用分子动力学模拟，我们研究了单轴弹性静态压缩对二元玻璃的势能、结构弛豫和力学性质的影响。我们考虑的三维Kob-Andersen二元混合物，这是最初从液体状态冷却到玻璃相，在零压力下，以缓慢的速度。然后，在延长的时间间隔期间，在退火温度下对玻璃施加静态应力。结果表明，当退火温度小于玻璃化转变温度的一小部分时，屈服点以下的静应力会引起大规模的塑性形变和明显的年轻化。相比之下，老化效应变得占主导地位，在足够小的值的静态应力和较高的退火温度。弹性静态压缩后的力学测试表明，弹性模量和屈服应力都在再生样品中降低，而松弛的玻璃观察到相反的趋势。这些结果可能对优化力学性能的金属玻璃的形变热处理有帮助。
2019-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Role of Fragility of the Glass Formers in the Yielding Transition under Oscillatory Shear
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
通过模拟发现，玻璃形成体的脆性影响屈服行为：脆性玻璃在充分退火后屈服点显著增加，而强玻璃则保持恒定，并引入改进的平均场弹塑性模型解释能量壁垒的作用。
2026-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Geometric and Topological Entropies of Sphere Packing
我们提出了一个统计力学描述随机包装的球形颗粒，其中的平均配位数被视为一个宏观热力学变量。整体包装熵有两个贡献：几何，反映统计权重的个别配置，和拓扑，这对应于拓扑不同的状态的数量。在二维和三维等静压填料的热力学极限下计算了它们，并将计算结果进一步推广到“松软”颗粒团簇的情况。该理论是直接适用于粘性胶体，此外，概括的概念，颗粒和玻璃状的配置熵的情况下，非堵塞系统。
2021-04-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simulated annealing, optimization, searching for ground states
本章首先对优化自旋玻璃哈密顿量的首次尝试进行了历史总结，并将其与最近在随机图中搜索最大团的结果进行了比较。在一般的自旋玻璃模型中找到基态的精确算法将在1.2节中探讨，而1.3节则专门讨论存在多项式算法的二维情况，并允许研究更大的系统。最后，第1.4节总结了分配问题的结果，其中可以非常详细地研究基态的有限尺寸修正。
2023-01-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Estimates of ground state energies for the quantum SK and 2D-EA models, using deGennes-Suzuki-Kubo mean-field annealing dynamics
SRM University - AP（SRM大学AP分校）；Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）；Indian Statistical Institute（印度统计研究所）
通过大规模模拟量子退火，利用deGennes-Suzuki-Kubo平均场伊辛动力学，高效估计了Sherrington-Kirkpatrick和Edwards-Anderson自旋玻璃模型的基态能量。
2026-09-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Optimization by Move--Class Deflation
提出了一种基于系统动类收缩的组合优化方法。该算法结合了遗传算法和模拟退火算法的优点，主要是熵驱动的。它是测试两个问题，已知是NP难，即寻找基态的SK自旋玻璃和3- $D$ $\pm J$自旋玻璃的问题。该算法是敏感的复杂系统的相空间的属性比那些探索模拟退火，因此，它也可以被用作诊断仪器。此外，动态冻结过渡，这是众所周知的，阻碍模拟退火的性能在大系统的限制，没有遇到本设置。
1998-05-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Bound on annealing performance from stochastic thermodynamics, with application to simulated annealing
本文基于随机热力学推导退火性能的一般界限，并针对模拟退火中的Glauber动力学给出具体界限计算方法，通过SK模型数值模拟验证其有效性。
2023-11-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimal schedules for annealing algorithms
Microsoft Quantum, Microsoft（微软量子）；Department of Physics, Brandeis University（布兰迪斯大学物理系）；Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校物理系）；Santa Fe Institute（圣塔菲研究所）
本文利用非平衡统计力学方法，推导了多维参数空间中退火算法的最优调度方案，并比较了种群退火与模拟退火加权多次运行的效率，通过自旋玻璃数值模拟验证理论结果。
2024-05-09 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Weighted averages in population annealing: analysis and general framework
布居退火是一种强大的顺序蒙特卡罗算法，旨在通过大规模并行研究统计物理中一般系统的平衡行为。除了显着的缩放能力的方法，它允许通过加权平均来增强测量，承认减少系统和统计误差的基础上独立重复的模拟。我们给出了一个自包含的介绍人口退火加权平均，推广的方法，以广泛的可观的，如比热和磁化率和严格证明有限系统的估计量是渐近无偏的基本上任意的目标分布。基于二维伊辛铁磁体和Edwards-AndersonIsing自旋玻璃的多个$10^7$独立布居退火运行的数值结果被深入地呈现。在后一种情况下，我们还讨论了有效的方法来测量自旋重叠的布居退火模拟。
2022-07-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Accurate ground-state entropies from population Monte Carlo: The antiferromagnetic Ising model on the Shastry-Sutherland lattice
Technische Universität Chemnitz（开姆尼茨工业大学）；Universität Leipzig（莱比锡大学）
本文用群体退火蒙特卡洛方法精确计算Shastry-Sutherland晶格反铁磁Ising模型的基态熵，结果与角转移矩阵重正化群方法一致，并发现局部能量团簇尺寸呈幂律衰减。
2026-09-30 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
