Engineering Arbitrary Hamiltonians in Phase Space
本文提出基于非对易傅里叶变换的方法，在周期性驱动振子的Floquet相空间中工程化任意哈密顿量，并给出实空间驱动势的解析表达式，可应用于非经典态生成与玻色量子计算。
2023-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.app-ph
On low eigevalues of the entanglement Hamiltonian, localization length, and rare regions in disordered interacting one-dimensional systems
研究了无序相互作用一维多粒子系统纠缠哈密顿量的低本征值的性质及其与局域化长度的关系。第一纠缠哈密顿能级间距的平均值与基态局域化长度成正比，并且与局域化长度一样，对无序度和相互作用强度也表现出同样的依赖性。这是由于纠缠仅限于局域化长度量级的距离。第一纠缠能级间距的分布表现出高斯型行为，正如预期的能级间距远大于无序加宽。对于弱无序系统（局域长度大于样品长度），分布在低能级间距处显示出额外的峰。这是因为在某些样品中存在罕见的区域，这些区域表现出类似金属的大纠缠和大粒子数波动行为。这些中间的“微乳液”嵌入在绝缘相的金属区域进行了讨论。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall
Floquet engineering of the Luttinger Hamiltonian
在周期性驱动量子系统的Floquet理论中，我们发展了由Luttinger哈密顿量（电子项$Γ_8$）描述的半导体材料中电子态的光诱导修改理论。特别是，精确的解决方案的Floquet问题的带边的情况下，线性和圆偏振照射。结果表明，辐照改变了带边附近的电子有效质量，引起电子色散的各向异性，使能带分裂。结果表明，光致能带分裂强烈地依赖于光的偏振态。也就是说，圆偏振光的作用类似于固定磁场，并且提升电子分支的自旋简并，而线偏振光不影响自旋简并，并且仅分裂布里渊区中心的带。该理论可用于描述各种半导体结构在宽频率范围内受电磁场辐照时的电子性质。
2020-07-02 cond-mat.mes-hall
Hamiltonian engineering with time-ordered evolution for unitary control of electron spins in semiconductor quantum dots
提出一种用于横向量子点电子自旋可扩展量子计算机的酉控制脉冲设计方法，通过同步控制自旋相互作用推导出通用1-和2-量子比特逻辑门的哈密顿量参数脉冲形式，并推广至多量子比特及受限控制场景。
2024-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interacting Quantum Dot Coupled to a Kondo Spin: A Universal Hamiltonian Study
我们研究了一个由“普适哈密顿量”描述的耦合到近藤自旋的介观相互作用量子点。点内的铁磁交换相互作用导致基态自旋的逐步增加;近藤相互作用对这种斯通纳阶梯进行了非平凡的修改。我们发现，自旋跃迁步骤移动到较低的值的交换耦合弱近藤相互作用，但移动回足够强的近藤耦合。通过在定制的好自旋基础上对角化系统哈密顿量，并在弱和强近藤耦合极限下解析地解决了这个问题。近藤和铁磁交换的相互作用可以用实验可调参数来探测。
2008-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el nucl-th
TSTG I: Single-Particle and Many-Body Hamiltonians and Hidden Non-local Symmetries of Trilayer Moiré Systems with and without Displacement Field
我们导出了库仑相互作用投影到电荷中性点附近能带上的三层莫尔系统的哈密顿量。受最新实验结果的启发，我们将重点放在扭曲对称三层石墨烯（TSTG）与相对于中间层的镜像对称。我们提供了一个完整的对称性分析的非相互作用的哈密顿与垂直位移场耦合的能带结构，否则由扭曲的双层石墨烯（TBG）和高速狄拉克费米子，我们确定了一个隐藏的非局部对称性的问题。在这个位移场的存在下，我们构建了一个近似的单粒子模型，类似于TBG的三脚架模型，捕获了非相互作用TSTG的本质。我们还导出了含位移场的TSTG低能物理的更定量的微扰方案，得到了相应的本征态。这使我们能够获得库仑相互作用的哈密顿量投影在活动带TSTG波函数，并推导出完整的多体系统的哈密顿量。我们还提供了一个有效的参数化的相互作用的哈密顿量。最后，我们表明，在单粒子水平上的离散对称性促进$\mathrm{U} \left( 2 \right) \times \mathrm{U} \left( 2 \right)$自旋谷对称性扩大的对称群的相互作用问题在不同的限制。哈密顿量的相互作用部分在手征极限下表现出大的$\mathrm{U} \left( 4 \right) \times \mathrm{U} \left( 4 \right) \times \mathrm{U} \left( 4 \right) \times \mathrm{U} \left( 4 \…
2021-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum state engineering by shortcuts-to-adiabaticity in interacting spin-boson systems
我们提出了一个快速和强大的框架来准备非经典状态的玻色子模式利用相干交换的激发与Jaynes-Cummings相互作用机制统治的两能级系统。我们的协议，这是建立在绝热性的捷径，允许生成任意福克态的玻色子模式，以及相干量子叠加的薛定谔猫一样的形式。此外，我们展示了如何获得一类光子移位状态的真空人口被删除，类似于光子添加的结果，但显示更多的非经典比标准的光子添加状态。由于我们考虑的自旋-玻色子相互作用的普遍性，我们的建议适合在最先进的实验中实现。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
The Many-Body Ground State Manifold of Flat Band Interacting Hamiltonian for Magic Angle Twisted Bilayer Graphene
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本研究完整刻画了魔角扭曲双层石墨烯平带相互作用哈密顿量的基态流形，证明其恰为铁磁Slater行列式的线性张成。
2025-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el math-ph
Interacting Weyl semimetals: characterization via the topological Hamiltonian and its breakdown
外尔半金属（WSMs）构成了一个三维相与线性分散的外尔激发在低能量，这导致不寻常的电动力学响应和开放的费米弧边界。我们推导出一个简单的标准来识别和表征WSM在相互作用的设置使用精确的电子格林函数在零频率，它定义了一个拓扑布洛赫哈密顿。我们应用这一标准的数值分析，通过集群和其他方法，相互作用的晶格模型和没有时间反演对称性。我们确定了各种机制的相互作用如何移动和重整外尔费米子。我们的方法仍然有效的存在长程库仑排斥。最后，我们引入了一个WSM相，我们的标准打破了由于分馏：带电的外尔准粒子是正交的电子。
2014-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Maximization of thermal entanglement of arbitrarily interacting two qubits
我们研究了两个相互作用量子比特的热纠缠。我们通过在给定的相互作用哈密顿量下调整局部哈密顿量来最大化它。我们证明了优化的局域哈密顿量具有不依赖于温度的简单形式，相应的优化的热纠缠在高温下以$1/(T log T)$形式衰减.我们还发现，在低温下的热纠缠是最大的，没有任何本地的哈密顿量和最大化的热纠缠的二阶导数的变化不连续的边界处的高温和低温阶段。
2011-04-04 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Robust Dynamic Hamiltonian Engineering of Many-Body Spin Systems
介绍了强相互作用多体系统量子动力学鲁棒控制的一种新方法。我们的方法涉及周期性的全局控制脉冲序列的设计，工程师所需的目标哈密尔顿是强大的对无序，不必要的相互作用和脉冲缺陷。它利用了一个矩阵表示的哈密顿工程协议的基础上的时域变换的泡利自旋算子沿量子化轴。这种表示使我们能够推导出一组简洁的代数条件的序列矩阵工程师强大的目标哈密尔顿，使简单而系统的设计脉冲序列。我们表明，这种方法提供了一个有效的框架（i）处理任何长期的多体哈密顿量和工程师它成一个所需的形式，（ii）目标的主导障碍和相互作用特性的一个给定的系统，（iii）实现鲁棒性对缺陷，（iv）提供最佳的序列长度在给定的约束条件下，（v）大大加快脉冲序列的数值搜索。使用这种系统的方法，我们开发了一套新的脉冲序列的保护量子相干性，最佳的量子传感和量子模拟。最后，我们通过实验证明了这些序列在具有最一般交互形式的系统中的鲁棒操作。
2019-12-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunneling Hamiltonian analysis of DC Josephson currents in a weakly-interacting Bose-Einstein condensate
超冷原子气体的原子电子学实验使我们能够研究弱相互作用玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的量子输运现象。在这里，我们专注于两端运输这样的BEC在零温度附近。利用隧道哈密顿量和Bogoliubov理论，我们得到了BEC中直流约瑟夫森电流的表达式，并将其应用于量子点接触和平面结等实验相关情况。由于Andreev束缚态的情况下，但与凝聚元素的耦合的存在下，BEC中的电流相位关系被发现是从一个在s波超导体不同。此外，BEC中的直流约瑟夫森电流依赖于隧穿元件的符号，这使得利用人工规范场技术实现所谓的$π$结成为可能。
2021-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Entanglement spectrum and symmetries in non-Hermitian fermionic non-interacting models
研究了带隙非相互作用非厄米系统中纠缠谱的性质及其与系统哈密顿量拓扑性质的关系。在非厄米系统中，可以定义两个不同的纠缠哈密顿量族，这取决于我们是只考虑右本征态（或等价地只考虑左本征态）还是考虑左本征态和右本征态的组合。我们表明，它们的纠缠谱仍然可以有效地计算，在厄米极限。我们讨论了如何对称性的哈密顿映射到纠缠谱的对称性取决于选择的多体状态。通过几个一维和二维的例子，我们表明，双正交纠缠哈密顿量直接继承的拓扑性质的哈密顿线带隙相位，具有特征奇异和能量零模式。右（左）密度矩阵承载着多体右（左）本征态自身拓扑性质的独特信息。在纯点带隙相中，当能带不可分离时，纠缠汉密尔顿量和系统汉密尔顿量之间的关系就会破裂。
2019-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Engineering Quantum States of a Nano-Resonator via a Simple Auxiliary System
我们展示了如何设计一个广泛的非线性哈密顿纳米机械谐振器。该技术只需要一个依赖于时间的驱动应用到库珀对盒或第二振荡器的纳米谐振器耦合。这种方法允许产生大量的非经典状态，以及经典对应物是混沌的哈密顿量。
2007-07-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
State Engineering of Unsteerable Hamiltonians
本研究针对受挫局部哈密顿量，发现一类可通过离散步骤引导至基态流形，并推导出不可引导情形下的“玻璃地板”界限，为强关联态操控提供系统框架。
2025-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Hamiltonian engineering for robust quantum state transfer and qubit readout in cavity QED
量子态到存储器的传输、通过量子总线的长距离状态穿梭以及高保真读出是量子技术的重要任务。实现这些任务是具有挑战性的现实耦合到环境的存在。在这里，我们介绍和评估协议，可用于腔QED执行高保真量子态传输和快速量子非破坏量子比特读出通过哈密顿工程。我们发现，即使在由于非均匀加宽而导致的强退相的极限下，也可以在腔和单个量子比特之间进行高保真的状态转移。我们将这一结果推广到一个腔和一个逻辑量子比特之间的状态转移，该逻辑量子比特编码在一个大的$N$物理量子比特系综的集体模式中。根据去耦序列，我们表明，在合奏的不均匀性耦合两个集体明亮的状态，只有两个其他集体模式，剩下的$N-3$单激发态暗。此外，我们表明，大的信噪比和高的单次保真度可以实现在基于腔的量子位读出，即使在弱耦合限制。这些想法对于将单自旋耦合到微波腔的新系统可能是重要的。
2017-02-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Floquet engineering of Dirac cones on the surface of a topological insulator
我们建议Floquet工程师狄拉克锥表面的三维拓扑绝缘体。我们发现，一个大的可调谐性的费米速度可以实现作为一个功能的偏振，方向和振幅的驱动场。利用这种外部控制，准能谱中的狄拉克锥可以变成椭圆形或有质量的，这与实验证据是一致的。这些结果有助于我们理解拓扑绝缘体中表面态和外部交流驱动场的相互作用。在我们的工作中，我们使用的三维系统，而不是有效的表面哈密顿，这通常被认为是在文献中的完整的哈密顿量。我们的研究结果表明，狄拉克锥在quasienergy频谱仍然强大，即使在体状态的存在下，因此，他们验证了使用有效表面哈密顿量探索Floquet驱动的拓扑边界的属性。此外，我们的模型允许我们引入新的面外场的配置，这不能占有效表面哈密顿量。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian many-body topological excitations in interacting quantum dots
量子点是量子工程中典型的固态系统之一，为探索基本量子现象提供了卓越的可调谐性。在这里，我们表明，非厄米多体拓扑模式可以实现在一个量子点链，通过利用一个门可调调制的耗散，他们出现纯粹是因为非厄米性。通过精确对角化和张量网络两种方法精确求解非厄米相互作用描述，我们证明了这些拓扑模式即使在存在强相互作用的情况下也是鲁棒的，从而得到强关联的拓扑多粒子态.我们的研究结果提出了量子点阵列作为一个平台，工程非厄米多体拓扑模式，并强调非厄米拓扑的弹性电子相互作用。
2021-06-29 cond-mat.mes-hall
Floquet Scattering Theory based on Effective Hamiltonians of Driven Systems
设计描述周期调制系统的与时间无关的有效哈密顿量，为实现新形式的物质提供了一种有前途的方法。这种所谓的Floquet工程方法目前仅限于波包动力学的描述。在这里，我们利用的概念，有效的哈密顿和开发的Floquet工程散射形式主义，依赖于一个系统的高频扩展的散射矩阵。该方法揭示了微动的关键作用。的情况下，非互惠运输的应用。
2018-09-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Effective low-energy Hamiltonians for interacting nanostructures
我们提出了一个功能性的重整化群（fRG）处理三角形石墨烯纳米盘及其复合材料，建模与蜂窝晶格结构的有限尺寸哈伯德类哈密顿。在半填充时，这些结构的非相互作用谱包含一定数量的费米能级的半填充态。对于三角形纳米盘的情况下，包括这些简并状态之间的相互作用被认为导致一个大的基态自旋与潜在的自旋电子学应用。在这里，我们执行一个系统的fRG流，其中激发的单粒子状态被整合出一个减少的能量截止，产生一个重整化的低能量哈密顿量的零能量状态，包括激发能级的影响。数值实现证实了一个更简单的Hartree-Fock治疗的相互作用的影响内的零能量状态得到的结果。特别是，对于三角形纳米盘，具有零能量的单粒子态的简并性对于更高水平的影响是非常鲁棒的。作为一个解释，我们给出了一个一般的论点，在这个fRG计划的零能量简并保持不分裂在相当一般的条件下，任何大小的三角纳米盘。我们进一步讨论了单个纳米盘和复合蝴蝶结形系统的有效哈密顿量及其基态的差异。
2010-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Programmable quantum simulation by dynamic Hamiltonian engineering
量子模拟是中尺度量子信息处理器的一个很有前途的近期应用，具有解决几十个相互作用的量子系统规模的计算上难以解决的问题的潜力。最近在一系列技术平台上的实验已经证明了应用于量子磁学、量子相变和相对论性量子力学的量子模拟的基本功能。在所有情况下，底层硬件平台限制了可实现的粒子间相互作用，对实现通用的可编程量子模拟器的能力形成了严重的限制。在这项工作中，我们解决这个问题，通过开发新的序列的酉操作，工程师所需的有效哈密顿在时域。其结果是一个混合可编程的模拟仿真器，允许广泛的相互作用的自旋晶格模型，以生成仅与任意的远程本地粒子间相互作用和单量子位寻址开始。具体来说，我们的方法允许生成所有对称耦合的双不变两体哈密顿与均匀的现场条款，一类，其中包括所有自旋1/2 XYZ链，但广义包括远程耦合。在以前的工作证明，通用模拟是可能的，使用纠缠门和单量子比特酉，我们表明，确定“程序”的酉脉冲实现任意自旋哈密顿可以制定为一个线性程序，在多项式时间内运行和规模有效的硬件资源。我们的分析从电路模型量子信息扩展到绝热量子演化，在那里我们的方法允许创建非本地基态的解决方案的计算。
2014-06-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical engineering of interactions in qudit ensembles
我们提出并分析了一种方法来设计有效的相互作用的d-能级系统（qudits）的整体驱动的全球控制领域。特别是，我们提出了（i）一个必要和充分的条件下，一个给定的相互作用可以关闭（解耦），（ii）存在一个通用的序列，其中包括任何（可取消）的相互作用，以及（iii）一个有效的算法，工程师的目标哈密顿量从初始哈密顿量（如果可能的话）。作为例子，我们提供了一个6脉冲序列，使有效的自旋1偶极相互作用，并表明自旋1伊辛链可以被设计成研究三个不同的对称性保护的拓扑相位之间的过渡。
2017-03-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
