Lieb-Robinson bounds and strongly continuous dynamics for a class of many-body fermion systems in $\mathbb{R}^d$
我们在$\mathbb{R}^d$中引入了一类费米子的UV正则化两体相互作用，并证明了这类多体系统动力学的Lieb-Robinson估计。作为实现这一结果的一步，我们还证明了薛定谔算子的Lieb-Robinson类型的传播界。我们应用传播界证明了无限体积动力学作为CAR代数上的强连续自同构群的存在性。
2020-01-08 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Local constants of motion imply information propagation
相互作用的量子多体系统通常被认为是热化的，在这个意义上，局部期望值的演化接近一个类似于热系综的稳定值。这种直觉在表现出多体定位的系统中明显矛盾，这种现象最近受到了极大的关注。它最有趣的特征之一是，与非相互作用的情况形成鲜明对比，态的纠缠随着时间的推移而无限制地增长，尽管速度很慢。在这项工作中，我们建立了一个新的联系之间的量子信息理论和凝聚态的概念，捕捉海森堡图片的现象。我们表明，存在的局部运动常数，通常被视为定义属性的多体本地化，连同一个通用的频谱，是足以严格证明信息传播：这些系统可以用来发送信号在任意距离，在一个本地扰动的影响可以检测到任意远。我们进行了详细的扰动分析准本地常数的运动，也表明，他们确实可以用来构建高效的谱张量网络，最近建议。我们的研究结果提供了一个详细的和独立于模型的图片在多体局域化系统的信息传播。
2015-04-13 cond-mat.dis-nn math-ph math.MP
Complex saddle trajectories for multidimensional quantum wave packet/coherent state propagation: application to a many-body system
本文提出了一种寻找波包或相干态传播中所用复鞍点的实用搜索方法，它适用于一大类具有多个自由度的哈密顿动力系统。该方法可应用于原子、分子和光学物理等领域的问题。一个玻色-哈伯德模型被用来说明应用程序的多体系统中的离散对称性发挥了重要的和迷人的作用。对于多维波包传播，定位必要的鞍涉及到在高维复杂空间中解决边值问题的看似不可逾越的困难，其次是确定每个特定的鞍是否真的有贡献。原则上，这必须针对所考虑的每个传播时间进行。这里推导出的方法确定了一个真正的搜索空间的最小尺寸，这导致了一套完整的贡献鞍到中间时间远长于系统的时间尺度。该分析也给出了一个强大的工具，快速识别系统的各种动力学制度。
2018-04-26 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Quantitative analysis of $p$-wave three-body losses via cascade process
我们用一组速率方程描述了具有$p$ -波相互作用的全同费米子的三体损耗系数，其中三体复合是通过间接过程发生的。我们的理论处理解释了实验结果以上的通用标度律制度的弱相互作用。此外，我们在理论上扩展和实验验证的情况下，原子被困在二维的速率方程模型。此外，我们发现在弱相互作用区域，二维陷阱中的三体损耗系数正比于$A_{p}^{3}$，其中$A_{p}$是散射面积。我们的结果对于理解具有$p$ -波相互作用的三体物理很有用。
2019-05-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Adaptive propagation of quantum few-body systems with time-dependent Hamiltonians
本文对具有显式含时哈密顿量的少体系统的薛定谔方程的数值求解方法进行了测试和比较，旨在寻找最佳方法。组态相互作用方法，通常用于精确地找到固定的本征态，而不需要近似波函数的结构，也可以用于时间演化，这会导致一个大的线性常微分方程组。当使用组态相互作用方法时，通常会出现大的基尺寸，这就需要有效的时间演化方法。除了效率之外，自适应性（在时域中）是本研究的另一个主要焦点，例如在给定一定精度的情况下自动调整时间步长。这里建议的方法，指数积分器的方法的基础上，结合不同的方式来实现自适应性，这被发现是比各种各样的其他方法，也被认为是更快的。
2013-01-31 quant-ph
Propagation of two-particle correlations across the chaotic phase for interacting bosons
本研究分析一维相互作用玻色子的双粒子关联传播，发现多体混沌诱导有效扩散区（含可估算的相互作用依赖扩散系数），支持实验观测并为非可积多体系统动力学提供高效描述，还提出基于关联输运距离的混沌表征方法。
2025-01-22 quant-ph
Operator Spreading and Information Propagation: Equivalence and Beyond
针对双粒子量子信道，本文利用输出态迹范数距离给出 Holevo 容量的新上下界，强化已有结果，并揭示算符增长对信息流的支配程度。
2025-05-12 math-ph math.MP quant-ph
Belief Propagation and Tensor Network Expansions for Many-Body Quantum Systems: Rigorous Results and Fundamental Limits
Princeton University（普林斯顿大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本文研究信念传播在多体量子系统中的应用，证明在满足环衰减条件的PEPS状态中，结合簇修正可使局部算符的相对误差指数级减小，并揭示簇修正与物理关联函数的直接联系，从而严格界定信念传播在不同相变点的成功条件。
2026-04-03 cond-mat.stat-mech quant-ph
Propagation of Moments and Semiclassical Limit from Hartree to Vlasov Equation
本文证明了从Hartree到具有奇异相互作用的Vlasov方程的半经典极限的一个定量形式，其中包括库仑势。为了达到这一目标，我们还证明了传播的速度矩和加权Schatten规范，这意味着粒子的空间密度的有界性均匀的普朗克常数。
2019-01-02 math-ph math.AP math.MP
Propagation of Many-body Localization in an Anderson Insulator
多体局域化（MBL）是避免热化的物质动力学阶段的一个例子。虽然MBL相位对弱局部扰动是鲁棒的，但耦合到代表“热浴”的热化量子系统的MBL系统的命运是一个开放的问题，正在积极地从理论和实验上进行研究。在这项工作中，我们考虑的稳定性的安德森绝缘体与一个单一的移动杂质-一个小的量子浴的粒子相互作用的有限密度。我们给微扰的参数，支持本地化的稳定性在强相互作用制度。大规模张量网络模拟动力学证实了本地化相的存在，并给出定量预测的热力学极限。我们开发了一个唯象的动力学描述的强相互作用制度，并证明了杂质有效地把安德森绝缘体到MBL阶段，引起非平凡的纠缠动力学以及捕获我们的唯象。
2021-11-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Quantitative imaging of nonlinear spin-wave propagation using diamond quantum sensors
The University of Tokyo（东京大学）；Osaka University（大阪大学）；Toho University（东海大学）
利用钻石量子传感器对两种不同自旋波弛豫率的钇铁石榴石薄膜中的非线性自旋波传播进行定量成像，揭示了自旋波振幅阈值及非线性效应的理论一致性。
2025-12-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Propagation of errors and quantitative quantum simulation with quantum advantage
用于量子计算和模拟的硬件的快速发展已经引起了对这些设备可以超过现有经典计算机和已知方法的能力的问题的极大兴趣。解决超越测试量子器件性能的问题是重要的一步，而多体猝灭动力学的量子模拟是早期实用量子优势最有希望的候选者之一。我们分析了定量可靠的量子模拟超出现有的经典方法的模拟量子模拟器的能力与中性原子在光晶格和捕获的离子的要求。考虑到模拟设备中的误差的主要来源，以及它们在哈伯德或长程横向场伊辛模型的研究中淬火后如何传播，我们确定了我们从实验中提取的数量中预期的误差水平。我们的结论是模型，直接实现的制度，实际的量子优势在目前的实验模拟器。我们还确定了硬件要求，以达到与未来容错数字量子模拟相同的精度水平。验证技术已经可以用来测试我们在这里所做的假设，在实验中证明这些假设将是下一步的重要步骤。
2022-04-28 quant-ph
Entanglement propagation and dynamics in non-additive quantum systems
本文研究了非可加长程相互作用多体量子系统中的纠缠熵动力学，发现在严格热力学极限下纠缠动力学被抑制，但在中等系统尺寸下因触发多个共振模式而出现丰富的标度区，并给出了纠缠传播的定量预测。
2023-08-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Observation of entanglement propagation in a quantum many-body system
解释各种量子现象的关键是理解纠缠如何在多体系统中传播。此外，受控的纠缠分布对于量子通信和计算具有根本的重要性。在许多情况下，准粒子是量子系统周围信息的载体，并被期望以由系统相互作用决定的方式分配纠缠。在这里，我们报告的观察磁振子准粒子动力学在一维多体量子系统的囚禁离子代表伊辛自旋模型。利用可调有效相互作用范围的能力，以及在单个粒子水平上制备和测量量子态的能力，我们观察到了新的准粒子现象。首次揭示了准粒子在多体系统中的纠缠分布。其次，对于长程相互作用，我们观察到准粒子速度的发散和对短程相互作用有效的光锥图像的破裂。我们的研究结果将允许实验研究范围广泛的现象，如量子传输，热化，局域化和纠缠增长，并代表了第一步，迈向一个新的量子光学制度与按需准粒子与可调非线性相互作用。
2014-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Cooperative shielding in many-body systems with long-range interaction
在最近的离子阱实验中，长程相互作用与扰动的异常快速传播有关，而在一些理论工作中，它们也与传播的抑制有关。在这里，我们表明，这种明显矛盾的行为是由长程相互作用系统的一般属性，我们称之为“合作屏蔽”。它指的是随着系统规模的增加而出现的屏蔽子空间，并且在该屏蔽子空间内，演化在很长一段时间内不受长距离相互作用的影响。因此，动力学强烈依赖于初始状态：如果它属于屏蔽子空间，则扰动的传播满足Lieb-Robinson界，甚至可能被抑制，而对于具有不同子空间分量的初始状态，传播可能是准瞬时的。我们建立了一个类比之间的屏蔽效应和量子芝诺子空间的发病。推导出的有效芝诺哈密顿成功地描述了短程动态内的子空间的时间尺度，随着系统的大小而增加。合作屏蔽可以在当前的实验中用捕获的离子进行测试。
2016-05-31 cond-mat.other quant-ph
Optimal-speed unitary quantum time evolutions and propagation of light with maximal degree of coherence
人们认识到，格罗弗到达他原来的量子搜索算法的灵感来自他的理解的干扰经典波起源于一个阵列的天线。我们还知道，电磁辐射的量子力学表征与自旋为1/2的粒子的取向的处理是同构的。在本文中，Grover的原始直觉的动机，并从这个数学等价性，我们提出了一个定量的联系的几何形状的时间无关的最佳速度的哈密顿演化的布洛赫球和几何形状的强度保持光的传播与最大程度的相干的庞加莱球。最后，确定干扰的基本物理成分的物理现象，我们建议，我们的工作可以提供一个定量几何背景下格罗弗的强大的直觉。
2022-05-18 quant-ph
Quantum many-body solver using artificial neural networks and its applications to strongly correlated electron systems
本文介绍了结合人工神经网络与第一性原理计算的高精度量子多体求解器，实现了对强关联电子系统物理性质的定量准确预测，为下一代材料科学奠定基础。
2024-10-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Non-local propagation of correlations in long-range interacting quantum systems
信息在量子多体系统中传播的最大速度直接影响到系统中不同部分的关联速度，以及系统在数值上的描述难度。对于只有短程相互作用的系统，Lieb和Robinson导出了一个恒定速度的界限，将相关性限制在线性有效光锥内。然而，我们对长程相互作用系统的传播速度知之甚少，因为最佳长程边界太松，无法为任何已知的自旋模型给出正确的光锥形状，而且解析解很少存在。在这项工作中，我们实验确定的空间和时间依赖的相关性的远离平衡的量子多体系统下的远程伊辛或XY模型哈密顿演化。对于几个不同的相互作用范围，我们提取的光锥的形状和测量的相关性传播通过系统的速度。在许多情况下，我们发现增加的传播速度，这违反了Lieb-Robinson预测，在一个实例中，不能用任何现有的理论来解释。我们的研究结果表明，即使是中等大小的量子模拟器也可以很好地用于研究复杂的多体系统，这些系统对经典计算来说是难以处理的。
2014-01-20 quant-ph
Imaginary Time Propagation on a Quantum Chip
虚时演化是寻找量子多体系统基态的一项重要技术，也是许多数值方法的核心，这些方法在量子化学、凝聚态和核物理中获得了巨大成功。我们提出了一个在量子计算机上实现虚时间传播的算法。我们的算法是在一个有效的编码到一个优化的门的上下文中设计的，借鉴量子设备的基本特性，在扩展的希尔伯特空间中的酉操作。然而，我们证明，对于简单的问题，它可以成功地应用于标准的数字量子机。这项工作铺平了道路，为移植量子多体方法的基础上的时间传播到近期的量子器件，使未来的量子模拟的基态的广泛的一类微观系统。
2021-11-12 nucl-th quant-ph
Dynamics of many-body photon bound states in chiral waveguide QED
本文从理论上研究了手征波导中光子的少体和多体动力学。特别是，我们研究脉冲传播通过系统的$N$两个层次的系统手性耦合到波导。我们发现，该系统支持相关的多光子束缚态，它有一个定义良好的光子数$n$和传播通过系统的群延迟缩放为$1/n^2$。这有一个有趣的结果，即在传播过程中，入射相干态脉冲分裂成不同的束缚态分量，这些分量在足够长的系统中可以在输出端空间分离。对于足够多的光子和足够短的系统，我们表明，线性组合的$n$体束缚态恢复的自诱导透明的平均场孤子的著名现象。然而，对于较长的系统，孤子通过量子相关动力学分裂。因此，我们的工作涵盖了从少光子量子传播到真正的量子多体（原子和光子）现象，以及最终量子到经典跃迁的整个光谱。最后，我们证明了束缚态可以进行弹性散射与额外的光子。总之，我们的研究结果表明，光子束缚态是真正不同的物理对象出现的最基本的光与物质之间的相互作用的光子和两级发射器。我们的工作为研究手征波导QED中光子的量子多体物理和孤子物理打开了大门。
2020-05-07 physics.optics quant-ph
Probing quantum information propagation with out-of-time-ordered correlators
相互作用的多体量子系统表现出丰富的物理现象和动力学性质，但众所周知，它们很难研究：它们在经典计算机上模拟起来具有分析和指数上的挑战性。小规模的量子信息处理器有望有效地模拟这些系统，但表征它们的动力学是具有实验挑战性的，需要超越简单的关联函数和多体层析成像方法的探针。在这里，我们展示了测量的时间有序的关联函数（OTOC），研究量子系统的演化和量子热化过程中最有效的工具之一。我们实现了一个3 × 3的二维硬核玻色-哈伯德晶格与超导电路，研究其时间可逆性，通过执行Loschirton回波，并测量OTOC，使我们能够观察到的量子信息的传播。我们的实验的一个核心要求是能够相干逆转时间演化，我们实现了数字模拟仿真方案。在频率无序的存在下，我们观察到，本地化可以部分地克服更多的粒子存在，在二维的多体局域化的可能签名。
2021-05-16 quant-ph
Resolving the puzzle of sound propagation in a dilute Bose-Einstein condensate
提出了一个稀玻色-爱因斯坦凝聚体的统一模型，该模型将对数项和Gross-Pitaevskii非线性项结合在一个波动方程中，其中Gross-Pitaevskii项描述了标准微扰理论所建议的两体相互作用，而对数项基本上是非微扰的，并考虑了量子真空效应.该模型被证明有很好的协议与冷钠原子冷凝物中的声传播数据已知，因为现在的经典作品由安德鲁斯和合作者。这些数据还允许我们对统一模型的两个参数进行约束，这些参数描述了对数和Gross-Pitaevskii项的强度。此外，我们建议一个实验约束的第三个参数（对数部分的模型的特征密度尺度）的值，使用凝聚体内部的多体相互作用的吸引-排斥转变。
2022-11-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Bosenova and three-body loss in a Rb-85 Bose-Einstein condensate
坍缩的玻色-爱因斯坦凝聚体是一个丰富而复杂的量子系统，用简单的模型对其进行定量解释已被证明是困难的。我们提出了新的实验数据上的崩溃的高密度Rb-85凝聚物与吸引力的相互作用，并找到定量的Gross-Pitaevskii方程的预测。凝聚体的坍缩数据和原子衰变的测量结果使我们对Rb-85三体损耗系数K_3在小的正、负散射长度下的值提出了新的限制。
2011-08-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Observing quantum many-body dynamics in emergent curved spacetime using programmable quantum processors
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；École Normale Supérieure (ENS), Université PSL（巴黎高等师范学院，巴黎文理研究大学）；IBM Quantum, IBM T.J. Watson Research Center（IBM量子，IBM托马斯·J·沃森研究中心）；MIT-IBM Watson AI Lab（麻省理工学院-IBM沃森人工智能实验室）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
利用可编程量子处理器研究量子多体动力学在涌现弯曲时空中的行为，通过工程化XXZ链实现几何特征的激发并观测到光锥传播和磁化冻结等现象。
2026-02-19 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Propagation front of correlations in an interacting Bose gas
我们分析了一维玻色莫特绝缘体的失超动力学，并着重研究了密度关联随时间的演化。对于这些，我们确定了一个明显的传播前，其中的速度，一旦正确地外推在大的距离，可以作为一个定量特征的多体哈密顿。特别是，速度允许弱相互作用的制度，这是定性地很好地描述了自由玻色子，以区分强相互作用的一个，其中对不同的准粒子占主导地位的动态。为了描述后者的情况下解析，我们介绍了一个通用的近似解决的基础上的辅助粒子的乔丹-维格纳费米子化的玻色-哈伯德哈密顿量。这种方法也可以用来确定基态性质。作为对费米子化方法的补充，我们在非相互作用极限下导出了含时多体态，并将我们的结果与玻色-哈伯德模型在整个相互作用范围内的数值模拟结果进行了比较.
2012-05-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum reservoir probing: an inverse paradigm of quantum reservoir computing for exploring quantum many-body physics
本研究提出量子储层探测（QRP），作为量子储层计算的逆向范式，通过计算性能揭示量子多体系统的内在动力学，并成功区分一维伊辛链中的信息传播类型与通道。
2024-07-24 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Extended Wigner function formalism for the spatial propagation of particles with internal degrees of freedom
本文提出了一种扩展的Wigner函数形式，用于描述空间非均匀场作用下具有内自由度粒子的量子动力学。该方法用于定量模拟分子束实验涉及空间自旋纠缠，如斯特恩-格拉赫和拉比实验。的形式主义允许图形可视化的纠缠和退相干过程。
2014-05-08 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
