Unveiling Intrinsic Many-Body Complexity by Compressing Single-Body Triviality
本文提出通过轨道旋转最小化总轨道关联来揭示波函数内禀复杂性,并基于TCCSD拟设构建迭代优化方案,显著提升了对强关联C₂和Cr₂分子基态势能曲线的预测能力。
2024-08-06 physics.chem-ph quant-ph
Phase-space characterization of complexity in quantum many-body dynamics
我们提出了一种相空间Wigner谐波熵测度来度量多体量子动力学的复杂性。这个措施,这是减少到经典系统中的复杂性,这是有效的单粒子和多体系统中的纯态和混合态的公知措施,考虑到混沌和纠缠在量子力学领域的综合作用。以均匀倾斜磁场中的伊辛链为例说明了该方法的有效性。我们提供的数值证据表明,多体纠缠的产生导致熵的线性增加,直到饱和,在可积和混沌制度,因此,在这两种情况下的维格纳函数的谐波的数量随时间呈指数增长。熵增长率可以用来检测量子相变。所提出的熵测度也可以区分可积和混沌多体动力学的长期波动的大小变得更小,当量子混沌集。
2010-09-02 nlin.CD quant-ph
Exact solution of the many-body problem with a $\mathcal{O}\left(n^6\right)$ complexity
在这篇文章中,我们定义了一个新的数学对象,称为一对$D=\left(A,C\right)$的反对易矩阵(ACMP)的反对易关系$a^†_{i}a_{j} + a_{j}a^†_{i} = δ_{ij}$适用于多体波函数之间的标量积的基础上。该ACMP明确区分了不同的相关性水平。单体关联由一个ACMP $D^0=\left(A^0,C^0\right)$定义,两体关联由一组$n$ ACMP $D^i=\left(A^i,C^i\right)$定义,其中$n$是状态数。我们表明,我们可以有一个紧凑和精确的参数化与$n^4$参数的两体约化密度矩阵(\TRDM)的任何纯或混合$N$体状态,以确定基态能量与$\mathcal{O}\left(n^6\right)$复杂性。
2022-06-09 cond-mat.str-el math-ph math.MP
Entanglement Complexity in Many-body Systems from Positivity Scaling Laws
The University of Chicago(芝加哥大学)
本文基于正性缩放定律提出多体系统纠缠复杂度的计算框架,证明了在特定条件下纠缠复杂度与阶数p呈多项式关系,为验证多体方法的计算效率提供了理论依据。
2025-09-03 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Moments of generalized Husimi distributions and complexity of many-body quantum states
我们考虑了多体系统的广义Husimi分布,并证明了它们的矩是多体量子态复杂性的良好度量。Husimi分布的构造是基于单粒子变换群的相干态。相干态是独立粒子态,同时也是Husimi表象中最局域化的态。因此,Husimi分布的离域,可以通过矩来测量,是多体关联(纠缠)的标志。由于Husimi分布的离域也与动力学的混沌性有关,因此它暗示了纠缠与混沌之间的关系。我们对Husimi分布的定义不仅适用于可区分粒子的系统,而且适用于全同粒子的系统,即,费米子和玻色子我们推导出一个代数公式来评估的时刻的Husimi分布。
2003-08-12 cond-mat.str-el nlin.CD nucl-th
Complexity classification of quantum many-body systems according to the Pair of Order-Disorder Indices (PODI)
由Lopez-Ruiz,Mancini,and Calbet(LMC)和Shiner,Davison and Landsberg(SDL)定义的复杂性的统计测度被计算为四个量子多体系统(即原子、原子核、原子团簇和阱中的关联原子(玻色子))的粒子数的函数。对每个系统评估的一对有序和无序强度可以作为一对有序-无序指数(PODI),定量表征任何量子系统中的有序与无序。根据上述分类,我们认为玻色子具有无序的复杂性特征,原子具有有序的特征,而原子核和原子团簇的无序程度较低,介于两者之间。这个标准可以用来估计有序和无序对其他更复杂的量子系统的复杂性的相对贡献,甚至经典系统,如果人们能够概率地描述它们的话。我们还解决了这个问题,这些系统的复杂性是否会随着粒子数量的增加而增加。我们的比较研究表明,原子是四个量子系统中唯一有序的,具有自组织能力的量子系统。我们推测,这是一个信息论的原因,原子是适合作为生物学感兴趣的较大结构,即分子和大分子的积木。这是惠勒的“it from bit”的精神,这个项目是用信息论的方式来呈现宇宙的一切。
2009-02-09 quant-ph
Diagnosing Quantum Many-body Chaos in Non-Hermitian Quantum Spin Chain via Krylov Complexity
本研究针对可由Rydberg原子阵列实现的局域非厄米无序量子自旋链,利用Krylov复杂度及其空间互易性破缺诊断混沌-非混沌动力学相变,发现弱无序区存在弱遍历性破缺转变,结果与传统方法吻合,为非厄米相变研究提供新途径。
2025-10-02 physics.atom-ph quant-ph
Entanglement Complexity in Quantum Many-Body Dynamics, Thermalization and Localization
纠缠通常用冯诺伊曼熵来量化,但它的性质比用一个数字来表示要复杂得多。我们发现,三个不同的动力学阶段,称为热化,安德森局域化,和多体局域化标记的约化密度矩阵的频谱的不同模式的量子淬火后发展的状态。虽然纠缠谱显示泊松统计的情况下的安德森本地化,它显示通用的Wigner-Dyson统计的情况下的多体局域化和热化,虽然在这两种情况下,在非常不同的时间尺度内渐近达到的普适分布。我们进一步表明,纠缠的复杂性,揭示了通过一个大都市般的算法解开纠缠的状态的可能性,是由纠缠频谱水平间距是泊松分布或Wigner-Dyson分布。
2017-05-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Krylov complexity of many-body localization: Operator localization in Krylov basis
从Lanczos算法的角度研究了多体局域化(MBL)系统中的算子增长问题及其复杂性。利用Krylov基,算子增长问题可以看作是半无限链上的单粒子跳跃问题,其跳跃幅度由Lanczos系数给出。我们发现,在MBL系统中,Lanczos系数的尺度为$\sim n/\ln(n)$渐近,在遍历系统中相同,但有一个额外的奇偶变化和一个有效的随机性。我们使用一个简单的线性外推方案,试图外推的Lanczos系数的热力学极限。利用原始和外推的Lanczos系数,我们从谱函数、运动积分、Krylov复杂度、波函数轮廓和返回概率等方面研究了突现单粒子跳跃问题的性质.上述数值结果表明,MBL系统中的涌现单粒子跳跃问题在初始化于第一个位置时是局域化的。我们还研究了MBL唯象模型中的算子增长,其Lanczos系数也有奇偶变化,但渐近地接近常数。在这种情况下,Krylov复杂度随时间线性增长。
2022-06-16 cond-mat.dis-nn quant-ph
Complexity of Fermionic Dissipative Interactions and Applications to Quantum Computing
粒子之间的相互作用通常是量子计算的一个资源,这使得量子多体系统无法被任何已知的经典算法所处理。相比之下,噪声通常被认为是不利于量子多体关联,最终导致系统的经典易处理的状态。这项工作表明,由两体过程(如对损失)表示的噪声与多体相互作用起着相同的作用,并使经典模拟系统普遍适用于量子计算。我们详细分析了这些过程,并建立了一个可模拟和不可模拟系统之间的复杂性过渡作为一个调整参数的函数。我们确定重要类的可模拟和不可模拟的两体耗散。最后,我们展示了如何使用冷原子中的共振耗散可以提高两量子比特门的性能。
2021-09-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
Reducing the sampling complexity of energy estimation in quantum many-body systems using empirical variance information
本文针对泡利分解下量子态能量估计问题,提出基于经验伯恩斯坦停止(EBS)算法和分组方案的自适应估计器,利用经验方差获得严格尾部界限,数值实验表明其采样复杂度比基本读出保证提升达一个数量级。
2025-02-03 quant-ph
Direct probing of the simulation complexity of open quantum many-body dynamics
Clarendon Laboratory, University of Oxford(牛津大学克拉伦登实验室);School of Physical and Chemical Sciences, Queen Mary University of London(伦敦大学玛丽女王学院物理与化学科学学院)
本文通过量子和经典方法研究开放量子系统模拟的复杂性,发现耗散对关联长度和混合时间有不同影响,并揭示了量子与经典资源缩放的分离。
2025-12-18 physics.comp-ph quant-ph
State Dependent Spread Complexity Dynamics in Many-Body Localization Transition
本文通过 Krylov 空间中传播复杂度和逆参与比的动力学研究无序海森堡自旋链,发现不同初始态下的复杂度特征可区分遍历相、可积相和 MBL 相,并揭示了热库耦合下 KIPR 的拉伸指数衰减规律。
2024-09-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el hep-th
Adiabatic approximation for many body systems and quantum computation
这篇论文已被撤回,因为它已被0808.2697取代
2008-08-20 quant-ph
Complexity in multi-qubit and many-body systems
Institute of Physics, Budapest University of Technology and Economics(布达佩斯科技大学物理研究所)
本文提出了一种基于熵的复杂性度量,用于识别多量子比特和许多体系统中的非平凡量子相变和临界行为。
2026-01-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el quant-ph
Dynamical complexity of non-Gaussian many-body systems with dissipation
研究揭示了非高斯多体系统在耗散下的动力学复杂性,证明费米子系统在特定条件下保持高斯态,而玻色子系统则可能演化为非凸高斯态,且两者在不同噪声条件下均可生成纠缠。
2025-10-17 quant-ph
Temporal Complexity Hierarchies in Solvable Quantum Many-Body Dynamics
本研究利用几何群论,针对可积至混沌的砖墙量子电路,揭示了影响矩阵时间纠缠熵的三种标度,建立了计算资源层级,并区分了经典与量子时间关联,为量子多体动力学与群论建立了新联系。
2025-10-24 cond-mat.stat-mech nlin.SI quant-ph
Isospectrality and Operator Complexity
University of Geneva(日内瓦大学);Rutgers University(罗格斯大学)
研究一对精确可解的等谱费米子链(一个强相互作用,一个二次型),通过非局域非线性幺正变换揭示其截然不同的相结构和算子动力学,证明自由多体谱与相互作用算子动力学在根本上是兼容的。
2026-06-03 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Krylov complexity of anyons
College of Physics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics(南京航空航天大学物理学院)
研究任意子-哈伯德模型中统计相位与格点相互作用的关系,确定量子多体伤疤本征态和淬火动力学,揭示Krylov复杂性的演化规律,明确统计相位对多体动力学的核心作用。
2026-08-18 quant-ph
Quantum Information Scrambling Through a High-Complexity Operator Mapping
量子信息置乱是解决多体系统中量子力学幺正性与热不可逆性之间矛盾的一个重要研究方向。在这里,我们提出了一种非传统的机制,通过一个高复杂度的映射,从逻辑到物理的自由度,隐藏的逻辑信息到不可分离的多体相关性,产生量子信息扰频。对应于这个映射,我们开发了一个算法,有效地采样Slater行列式波函数和计算所有的物理观测量的动力学多项式成本的系统大小。该系统在量子多体希尔伯特空间中表现出信息置乱,其特征在于汉明距离的扩展。后来,我们发现在这个量子多体系统中出现了经典扩散动力学。我们建立了运营商映射启用增长的时间顺序相关器表现出指数扰码行为。量子信息隐藏映射方法可能有助于理解计算复杂性、信息置乱和量子热化之间的基本联系。
2019-09-18 cond-mat.str-el cs.CC hep-th
Characterizing complexity of many-body quantum dynamics by higher-order eigenstate thermalization
动力学的复杂性是量子多体混沌的核心,并表现出一个层次性的功能:高阶复杂性意味着更多的混沌动力学。热化过程中的遍历性是最低阶复杂性的表现,其由本征态热化假设(ETH)表示,该假设指出单个能量本征态是热的。在这里,我们提出了ETH的高阶推广,命名为$ k $($ k=1,2,\dots $),以在单个能量本征态的水平上量化量子多体动力学的高阶复杂性,其中最低阶ETH(1-ETH)是常规ETH。作为高阶ETH的一个重要贡献,我们证明了具有$ k\geq 2 $的$ k $-ETH暗示了单个能量本征态的$ k $ th Renyi纠缠熵的普遍行为。特别地,纠缠熵的Page校正源自高阶ETH,而众所周知,体积定律可以由1-ETH解释。我们数值验证了2-ETH近似适用于不可积系统,但不适用于可积系统。为了进一步研究$ k $ -ETH背后的信息理论特征,我们引入了一个名为部分酉$ k $ -设计(PU $ k $ -设计)的概念,它是Haar随机酉到$ k $ th时刻的近似,其中部分意味着只有有限数量的可观测量。$ k $ -ETH是PU $ k $ -设计的特殊情况,用于具有随机时间采样的哈密顿动力学系综。此外,我们还讨论了高阶ETH和由非时间排序的置乱器量化的信息置乱之间的关系。我们的框架提供了一个统一的看法热化,纠缠熵,酉$ k $设计,导致更深层次的表征高阶量子复杂性。
2019-11-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech hep-th
Quantum benefit of the quantum equation of motion for the strongly coupled many-body problem
本文研究用于强耦合费米子多体系统的量子运动方程(qEOM)算法,在IBM量子设备上验证其量子测量次数与组态复杂度无关的量子优势,并通过零噪声外推缓解设备误差。
2023-09-18 cond-mat.other nucl-th quant-ph
Measurement-Based Quantum Computation on Two-Body Interacting Qubits with Adiabatic Evolution
团簇态不可能是两体相互作用哈密顿量的唯一基态。在这里,我们提出了创建一个集群状态的逻辑量子比特编码自旋1/2粒子的电磁削弱两体相互作用。该建议是有效的任何空间维度的集群状态。在有限时间内由热涨落和绝热演化引起的误差可以被消除,从而保证了容错量子计算方案。
2014-10-29 quant-ph
Numerical study of three-body recombination for systems with many bound states
本文对三个全同玻色子系统的三体复合过程进行了数值处理。利用的两体模型势支持许多束缚态,这是复杂性的一个重大飞跃,在短距离内产生了三体超径向绝热势中尖锐的非绝热避免交叉的复杂结构。因此,这个模型显示了更现实的系统通常的困难。为了克服与尖锐避免交叉的数值挑战,慢变量离散(SVD)的方法是通过在该地区的小超半径。在较大的超半径,绝热势和耦合是光滑的,传统的绝热方法就足够了。尽管高度的复杂性,重组到深度束缚态的行为,由于一个衰变途径的主导地位,从不同的重组通道之间的强耦合。此外,通常的维格纳阈值定律必须修改激发入射复合通道。
2011-09-12 quant-ph
Quantum Computational Complexity
本文综述了量子计算复杂性,重点关注三个基本概念:多项式时间量子计算,量子证明的有效验证和量子交互式证明系统。基于这些概念,如BQP,QMA和QIP的量子复杂性类的性质。量子复杂性的其他主题,包括量子咨询,空间有界量子计算,和有界深度的量子线路,也进行了讨论。
2008-04-21 quant-ph
Relating computational complexity and quantum spectral complexity
研究发现,AQC 3-SAT问题的统计水平涨落经历了从泊松涨落形式到与随机矩阵理论预测一致的形式的转变。我们目前的数据表明,这种转变与经典的3-SAT问题的计算相变。应用高斯过程和实验的影响进行了讨论。
2009-08-17 quant-ph
Quantum state complexity meets many-body scars
本文通过计算扩展复杂度研究 PXP 模型中的多体伤痕态,发现其近似 Lie 代数对称性要求谨慎使用前向散射近似提取 Lanczos 系数,并展示了从特定初始态出发的复杂度近似复兴及通过微扰和少体项增强复兴的方法。
2023-05-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Gapped Two-body Hamiltonian whose Unique Ground State is Universal for One-way Quantum Computation
在凝聚态物理中研究的多体纠缠量子态可以作为量子信息的主要资源,允许任何量子计算仅使用对该态的测量来实现。这样一个普适态将是非常有价值的,只要它在物理上是稳定的,并且在实验上是可以实现的,因为它是由两体最近邻相互作用组成的物理上合理的哈密顿量的唯一基态。我们介绍了这样一种状态,六态粒子组成的六角晶格,并描述了一个一般的方法来分析其性质的基础上,其投影纠缠对状态表示。
2008-12-21 quant-ph
Complexity of Nuclear States for 48Ca
Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México(墨西哥国立自治大学理学院);Facultad de Física, Universidad Veracruzana(韦拉克鲁斯大学物理学院)
本研究通过分析48Ca核在不同四极型两体相互作用下的本征向量,计算熵和复杂性,发现规则与混沌态在信息熵和复杂性上存在明显差异,揭示了内部相互作用的影响。
2026-09-24 nucl-th quant-ph
Description and complexity of Non-markovian open quantum dynamics
理解和模拟非马尔可夫量子动力学是开放量子系统理论的一个重要挑战。这一努力的一个关键进展将是发展一个统一的数学描述非马尔可夫动力学,并在多体环境中对其复杂性进行分类。在本文中,我们确定了一般类的非马尔可夫记忆内核,描述复值氡措施,并通过正则化过程构建相应的系统环境酉群定义其动态。在此定义的基础上,我们考虑$k-$本地多体非马尔可夫系统的物理动机的假设上的总变化和平滑的内存内核。我们建立了它们的动力学可以有效地近似量子计算机,从而提供了一个严格的验证扩展丘奇-图灵论文这一类非马尔可夫开放量子系统。
2022-11-08 quant-ph
Quantum-circuit design for efficient simulations of many-body quantum dynamics
我们构造了一个高效的自主量子线路设计算法,用于创建高效的量子线路来模拟任意输入态的哈密顿多体量子动力学。所得到的量子线路具有最佳的空间复杂度,并采用一系列的门,这是接近最佳的时间复杂度。我们还设计了一个算法,利用交换性来优化并行执行的电路。作为例子,我们展示了我们的自主算法如何构造电路,用于模拟Kitaev的蜂窝模型和Bardeen-Cooper-Schrieffer超导模型的动态。此外,我们提供的数值证据表明,严格证明上限的模拟误差在这里和以前的工作中,有时可能会高估的误差的数量级相比,一些物理启发的模拟的最佳性能。
2012-10-10 quant-ph
Sustained growth of quantum circuit complexity in many-body Hamiltonian dynamics
College of Natural Sciences, Korea Advanced Institute of Science and Technology(韩国科学技术院自然科学学院);Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院电子研究实验室);MIT Center for Theoretical Physics – a Leinweber Institute, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院理论物理中心(莱因韦伯研究所))
本文证明一般局域不含时哈密顿量下,典型高温乘积态的量子电路复杂度在长时间内持续增长至指数级,并推论出鲁棒体积律纠缠和无快速转发结果。
2026-09-29 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Speed limits to the growth of Krylov complexity in open quantum systems
本文利用非厄米算符不确定性关系,为耗散开放量子系统中的Krylov复杂度增长建立了普适速度极限,并给出Lanczos系数特征行为的解析结果,通过横场Ising模型验证了理论的有效性。
2025-03-10 hep-th quant-ph
Applying computational complexity to the emergence of classicality
计算机科学和数学的计算复杂性理论能否对量子物理学中尚未解决的问题提出新的见解?特别是,计算复杂性理论中的P与NP问题是否可以成为阐明量子力学经典性紧急性的一个因素?本文比较了两种不同的方法,从量子形式主义导致的两个不同的假设对P与NP问题的经典性-量子退相干理论的方法意味着P = NP和计算复杂性的方法,假设P不等于NP。
2013-09-15 quant-ph
Dissecting Quantum Many-body Chaos in the Krylov Space
针对Krylov复杂度无法单独判定多体混沌的问题,本研究引入Krylov度量,提出快速置乱器的三项普适判据,明确指数关系,并通过多种模型验证,深化了对量子多体混沌起源的理解。
2024-04-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-th
Universal construction of unitary transformation of quantum computation with one- and two-body interactions
量子计算网络的任何幺正变换都以精确统一的形式被显式地分解为有限个单量子比特量子门和两量子比特对角门的序列,它们在通常的计算基上具有对角幺正表示.借助于量子系统的有限维多量子算子代数空间的性质和给定量子算法的具体性质,可以大大简化这种分解。作为量子计算的基本组成部分,双量子比特对角门和单量子比特门可以通过两态量子系统中的单体和两体相互作用来物理构造,因此可以方便地在实验上实现。本文的工作将有助于在可行的二态量子系统中实现任意N量子比特的量子计算,并方便地确定这些系统在量子计算过程中的时间演化。
2000-04-18 quant-ph
Robust universal Hamiltonian quantum computing using two-body interactions
提出了一种利用两体相互作用进行抗噪声通用绝热量子计算的新方案。为了实现这一目标,我们引入了一个新的家庭的错误检测子系统代码的规范生成器和一组他们的逻辑运算符-能够编码通用的哈密顿计算-可以使用两体相互作用来实现。该代码的逻辑运算符被用来编码任何给定的计算哈密顿量,规范算子被用来构造一个惩罚哈密顿量,其地面子空间被保护免受局部错误。与以前的方法相比,构造的惩罚哈密顿算子不一定与编码的计算哈密顿算子交换,但是对于我们的构造,惩罚哈密顿算子对计算的不良影响可以通过对实现的哈密顿算子的简单修改来补偿。我们还研究了是否可以通过仅使用子系统代码的裸逻辑运算符对计算Hamilton进行编码来构造类似的方案,以保证计算Hamilton与惩罚Hamilton交换。我们证明了一个不去定理表明,限制到两体相互作用,并使用任何一般的CSS型子系统代码,这样的建设不能编码系统以外的伊辛链在横向领域。我们指出,这样的链是通用的基于哈密顿量子计算,但它不是通用的基态量子计算。
2019-11-04 quant-ph
Computational Perspectives on Bell Inequalities and Many-body Quantum Correlations
量子力学的预言不能用完全经典的世界观来解决。特别地,纠缠量子系统的类空分离测量的统计违反了一个贝尔不等式。我们提出了一个计算的角度对广泛的一类贝尔测试,研究reflectors,或联合测量结果的统计。我们将特定的映射或函数与特定的理论联系起来。违反贝尔不等式则意味着有能力执行一些功能,或计算,经典的,或更一般的,局部隐变量(LHV)理论不能。
2012-04-26 quant-ph
Solving the Quantum Many-Body Problem with Artificial Neural Networks
量子物理学中的多体问题所带来的挑战源于描述编码在多体波函数的指数复杂性中的非平凡相关性的困难。在这里,我们证明了波函数的系统机器学习可以将这种复杂性降低到易于处理的计算形式,对于一些值得注意的物理感兴趣的情况。介绍了一种基于隐层神经元数目可变的人工神经网络的量子态变分表示。然后,演示了一个迭代学习方案,能够找到基态或描述复杂的相互作用量子系统的幺正时间演化。我们表明,这种方法实现了非常高的精度在一维和二维的原型相互作用自旋模型的平衡和动力学性质的描述,从而提供了一个新的强大的工具来解决量子多体问题。
2016-06-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas quant-ph
Digital-Analog Quantum Computation with Arbitrary Two-Body Hamiltonians
提出利用任意两体源哈密顿量与单量子比特门的数字-模拟量子计算新方案,以 O(n^2) 个正时间模拟块实现目标哈密顿量,并用贝叶斯优化结合梯度下降使小系统性能提升约55%。
2025-02-19 quant-ph
The Scrooge ensemble in many-body quantum systems
本研究探讨了Scrooge集合在宏观量子系统中的性质和复杂性,提出了评估其矩的通用计算方法,并讨论了其在量子复杂性增长和设备基准测试中的应用。
2025-11-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fast computation of spherical phase-space functions of quantum many-body states
量子器件正在制备越来越复杂的纠缠量子态。如何有效地研究这些状态,鉴于其不断增加的维度?相空间,如维格纳函数提供了一个合适的框架。我们主要研究有限维单量子比特量子态和多量子比特置换对称态的相空间。我们提出的方法来有效地计算相应的相空间函数,这是至少一个数量级的速度比传统的方法。现在,实验学家和理论学家可以利用这些相空间技术有效地研究更大维度的量子多体态。
2020-08-14 quant-ph
Recurrences in an isolated quantum many-body system
尽管孤立量子系统的演化是幺正的,但相互作用的多体系统的复杂性阻止了对除了最小系统之外的所有量子态的递归性的观察。对于大型系统,人们不能访问的量子态的全部复杂性和要求,以观察在实验中的重现减少到接近初始状态相对于所采用的可观察。选取一维超流体中与集体激发有关的一个观测量,证明了包含数千个粒子的相互作用量子多体系统的相干性和长程序的递归性.这为大型量子系统的动力学打开了一扇新的窗口,即使它们达到了瞬态热态。
2017-05-23 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Fermionic Magic Resources of Quantum Many-Body Systems
Barcelona Supercomputing Center(巴塞罗那超级计算中心);Institut für Theoretische Physik, Universität zu Köln(科隆大学理论物理研究所)
本研究提出了一种量化费米非高斯性的框架,揭示其在量子多体系统中的复杂性特征和相变行为。
2025-11-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Few-body spin couplings and their implications for universal quantum computation
半导体量子点中的电子自旋是实验实现固态量子比特的有希望的候选者。我们分析了一个线性几何排列的三个量子比特系统和一个正方形几何排列的四个量子比特系统的动力学。计算了几个量子点的限制势。在三量子比特的情况下,三体效应被确定为对量子计算有重要的定量影响。在四量子比特的情况下,完整的哈密顿量被发现包括三体和四体相互作用,显着影响物理相关的参数制度的动力学。我们认为这些结果的影响编码的普遍性范式应用于四电子量子比特代码,特别是,我们认为需要规避四体效应的编码系统(四个自旋每个编码量子比特)通过适当的调整实验参数。
2005-06-18 quant-ph
Quantum computation and complexity theory
本文综述了量子力学的希尔伯特空间形式,重点介绍了它在量子计算中的应用。标准的干涉技术被用来构建能够进行通用量子计算的物理设备。递归理论和复杂性理论的一些后果进行了讨论。
1994-12-06 hep-th quant-ph
On the Complexity of Random Quantum Computations and the Jones Polynomial
琼斯多项式与量子计算之间有着天然的联系。我们使用这种关系表明,评估琼斯多项式的相对误差近似的复杂性可以用来约束近似模拟随机量子计算的经典复杂性。我们证明了随机量子计算不能被经典地模拟到恒定的总变化距离,假设(1)多项式层次不崩溃,(2)琼斯多项式的相对误差近似的平均情况复杂度匹配最坏情况的复杂度在一个恒定的随机链接部分。我们的结果提供了一个直接的关系琼斯多项式的近似和随机量子计算的复杂性。
2017-11-02 cs.CC quant-ph
Gapped Two-Body Hamiltonian for continuous-variable quantum computation
我们引入了一个家庭的哈密顿系统的测量为基础的量子计算连续变量。哈密顿量(i)是二次的,因此是两体的,(ii)是短程的,(iii)是无阻挫的,以及(iv)具有与压缩的平方倒数成比例的恒定能隙。它们的基态是著名的高斯图态,是无限压缩极限下量子计算的普遍资源。这些哈密顿量构成了图形状态绝热制备的基本成分,从而为超越标准光学方法的连续变量量子计算的物理实现开辟了新的途径。我们描述了这些系统在热平衡时的相关性。特别是,我们证明了跨任何multipartition的相关性完全包含在其边界,自动产生的相关面积法。
2011-02-19 quant-ph
Krylov Complexity and Quantum Many-body Scars in Non-Hermitian Kinetically Constrained Models
Indian Institute of Technology (ISM) Dhanbad(印度理工学院(ISM)丹巴德分校)
本研究针对非厄米动力学约束模型,利用Arnoldi算法发现左、右本征态系综的克雷洛夫复杂度及本征态结构存在差异,揭示非厄米性对二者的不同影响,需分开处理非厄米动力学约束系统。
2026-10-14 cond-mat.str-el quant-ph
Numerical Computation of Dynamically Important Excited States of Many-Body Systems
我们提出了一个扩展的时间相关的密度矩阵重整化群(t-DMRG),也被称为时间演化块抽取算法(TEBD),允许计算动态重要的激发态的一维多体系统。我们展示了它的实际用途,用于分析玻色-哈伯德模型的动力学性质和激发描述超冷原子装载在一个光晶格从玻色-爱因斯坦凝聚体。这使得更深入地了解nonadiabaticity在实验实现的绝缘相。
2012-05-14 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Computational Complexity for Physicists
这些课堂讲稿是对计算复杂性理论及其与量子计算和统计力学的联系的非正式介绍。
2002-04-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Complexity in Rule-Based Constrained Many-Body Models: Scars, Fragmentation, and Chaos
Indian Institute of Technology (Indian School of Mines)(印度理工学院(矿业学院))
本文研究了基于规则的动能约束多体模型的量子复杂性,探讨了碎片化、量子混沌及非稳定化性等特性。
2026-07-28 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Importance of the spectral gap in estimating ground-state energies
量子哈密顿复杂性是量子多体物理和计算复杂性理论的交叉点,对两个领域都有深刻的影响。研究的主要对象是LocalHamilton问题,它涉及到估计局部Hamilton的基态能量,并且对于QMA类是完备的,QMA类是NP类的量子推广。在该领域的一个主要挑战是理解的复杂性的LocalHamilton问题在物理上更自然的参数制度。在多体物理学中,理解任何哈密顿量的基空间的一个关键参数是谱隙,它是最小的两个本征值之间的差。尽管它在量子多体物理学中的重要性,但光谱间隙在局域哈密顿量的复杂性中所扮演的角色却不太清楚。在这项工作中,我们在这个问题上取得了进展,考虑精确的制度,其中一个估计的基态能量在逆指数精度。精确计算基态能量是量子化学和量子多体物理的重要任务。在逆指数精度的设置中,有一个令人惊讶的结果,即LocalHamilton的复杂性从QMA放大到PSPACE,这类问题在多项式空间中可解。我们澄清了这种复杂性提升背后的原因。具体来说,我们表明,高精度的情况下,只有当频谱间隙是指数小的全复杂性。由于证明技术的发展,以显示我们的研究结果,我们发现的代表性和电路复杂性的基态的本地哈密顿,量子证人的唯一性理论的重要影响,和技术的放大量子证人在存在后选择。
2022-12-09 cond-mat.stat-mech cs.CC quant-ph
Learning complexity of many-body quantum sign structures through the lens of Boolean Fourier analysis
本文利用布尔傅里叶分析方法研究自旋系统量子符号结构的学习复杂性,提出多项式ansatz在泛化能力上显著优于神经网络,并证明通过布尔函数增强数据可辅助网络预测符号。
2025-08-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el cs.DM