深度神经网络解决多体薛定谔方程中自旋对称性解的问题

深度学习框架用于多体薛定谔方程的自旋对称解研究:一种新方法的开创性成果 量子物理和量子化学领域中,多体电子体系的描述一直是一个重要但极具挑战性的课题。准确表征电子-电子强关联尤其对催化、光化学和超导性等领域具有深远意义。然而,传统的方法,如广泛使用的Kohn–Sham密度泛函理论(KS-DFT),在多参考体系中对静态关联的描述仍存在不足。这一不足导致了所谓的“对称性困境”(symmetry dilemma),即自旋对称破缺的解尽管是不物理的状态,却能获得较低的能量结果。此外,虽然波函数方法在捕获静态关联方面表现出色,但其计算复杂度较高,需要专家选择合适的活性空间,对普通应用存在显著障碍。因此,找到一种高效且准确的方法来解决多体薛定谔方程,同时保持正确的自旋对称性,这是科学家们长期以来期待解决...

硅量子点器件的快速低温表征

快速低温表征1,024个集成硅量子点设备研究综述 背景介绍 量子计算作为未来计算领域的颠覆性技术,承诺在材料科学、药物发现、大数据搜索等方面远超传统高性能计算机。硅基量子点(Quantum Dot, QD)是一种潜在的实现容错量子计算机的平台,具有小体积、支持自旋量子比特、可与现有半导体制造工艺兼容的优势。在富同位素硅中,自旋量子比特已展示出能够满足容错量子计算需要的控制、初始化和读取精度。但实现真正意义上的容错量子计算以解决实际问题,仍需数百万个物理量子比特的扩展。 随着量子处理器的复杂性逐渐增加,设备变异性管理和与底层电子设备的接口成为了新的技术挑战。频率分配复用、多路互交架构等方案已被应用于减少和优化与量子比特之间的数据信号连接。然而,这些方案受限于设备间的变异性和信号密度,因此需要更...

零外磁场电阻量子标准在10⁻⁹水平的研究

学术背景与问题提出 在计量学领域,量子霍尔效应(Quantum Hall Effect, QHE)和约瑟夫森效应(Josephson Effect)分别提供了电阻(欧姆)和电压(伏特)的量子标准。然而,传统的量子霍尔电阻标准(Quantum Hall Resistance Standards, QHRs)依赖于强磁场(通常需要超导磁体产生10特斯拉以上的磁场),这限制了其在实际应用中的便利性,尤其是在与约瑟夫森电压标准(Josephson Voltage Standards, JVS)结合时,因为JVS在磁场中无法正常工作。因此,如何在零外磁场下实现高精度的电阻量子标准成为了一个重要的研究方向。 量子反常霍尔效应(Quantum Anomalous Hall Effect, QAHE)的发现...

基于范德华磁体Cr2Ge2Te6邻近效应的无缝石墨烯自旋阀

无缝石墨烯自旋阀的构建:基于范德华磁体Cr₂Ge₂Te₆的邻近效应 研究背景与意义 石墨烯作为一种二维材料,因其优异的电子传输性能和长自旋扩散长度,在自旋电子学中具有重要的潜在应用价值。然而,石墨烯自身的自旋-轨道耦合(Spin-Orbit Coupling, SOC)和磁交换耦合(Magnetic Exchange Coupling, MEC)较弱,这限制了其在自旋信息生成和操控中的功能。而通过邻近效应(Proximity Effects),即利用与相邻材料的短程相互作用,可以在石墨烯中引入额外的物理性质,从而提升其自旋器件的性能。尽管此前研究已分别在石墨烯中实现了SOC和MEC的独立调控,但二者共存的案例尚未被明确验证。此外,完全依赖邻近效应构建一体化自旋电子器件仍是一个技术挑战。 近期...

高迁移率n型二硫化钼晶体管中的分数量子霍尔相

高迁移率 n 型二硫化钼晶体管中分数量子霍尔相研究 背景与研究动机 在低温下,基于半导体过渡金属二硫属化物(Transition Metal Dichalcogenides, TMDs)的晶体管理论上可提供高载流子迁移率、强自旋轨道耦合和内在的强电子相互作用。这使其成为探索多体电子相互作用和量子态的理想平台。然而,由于在极低温下实现与 TMD 材料的鲁棒欧姆接触(Ohmic Contact)的挑战,长期以来,尚无法全面研究费米水平接近能带边缘情况下电子关联的特性,特别是在部分填充 Landau 能级(Landau Levels, LLs)下的分数量子霍尔(Fractional Quantum Hall, FQH)现象。 本文作者提出了一种“窗口接触技术”,成功实现了从毫开尔文到室温范围内的 ...