量子Heisenberg模型的变分累积展开研究(英文)

发展了变分累积展开方法 ,并用于处理量子Heisenberg模型 ;显示从自由能的解析性质出发 ,原则上能确定系统的临界温度到任意精确的级次 ;给出了立方格点上自旋 1/ 2体系达到三次累积展开的临界温度 ,并与存在的结果作了比较 .

基于Valued ERGMs模型的核心技术网络成长机制研究——以量子计算领域为例

对核心技术网络及其成长机制的研究有助于梳理核心技术之间的依赖和促进关系,为研究核心技术演化提供新的理论视角和方法。以技术演化相关理论为基础,归纳核心技术网络成长的影响因素,基于量子计算领域专利数据,识别以技术概念和技术关系为基础的量子计算领域核心技术网络,并基于Valued ERGMs模型构建核心技术网络成长机制模型。结果表明,技术要素中心性、专利技术研发能力、与TRIZ进化法则匹配程度以及技术要素同配性对核心技术网络成长具有正向促进作用;在技术路径方面,核心技术网络成长受到技术要素路径依赖性和技术突破的双重影响。最后,根据量子计算领域核心技术网络成长机制的实证研究结果,从技术研发层面、企业层面、政府层面为相关领域技术发展提出策略建议。

基于量子衍生涡流算法和T⁃S模糊推理模型的储层岩性识别

鉴于梯度下降法易陷入局部极值、普通群智能优化算法易早熟收敛,提出一种基于量子衍生涡流算法(Quantum Vortex Search Algorithm,QVSA)和T⁃S模糊推理模型的岩性识别方法,QVSA具有操作简单、收敛速度快、寻优能力强等优点,有助于T⁃S模糊推理模型获得最优参数配置,从而实现储层岩性的准确识别。首先利用具有全局搜索能力的QVSA优化T⁃S模糊推理模型的各种参数;然后利用主成分分析方法降低获取的地震属性维度;再利用优化的T⁃S模糊推理模型识别储层岩性。实验结果表明,利用反映储层特征的8个地震属性识别储层岩性时,所提方法的识别正确率达到92%,比普通BP网络方法高5.1%,同时查准率、查全率、F1分数等指标也较BP网络方法提升明显。

非线性相互作用引起的双模Dicke模型的新奇量子相变

量子相变是量子光学和凝聚态物理领域的一个重要课题.本文在标准双模Dicke模型的基础上引入原子-光的非线性相互作用,研究其所引起的量子相变.利用自旋相干态变分法从理论上给出有两个参量的基态能量泛函.两模光场采用四种不同的比例关系进行研究,并且在实验参数下,通过可调的原子-光的非线性相互作用参量,给出了宏观多粒子量子态的丰富结构.本文主要呈现了在蓝失谐和红失谐下,双稳的正常相、共存的正常-超辐射相和原子数反转态等丰富的基态特性.原子-光的非线性相互作用在蓝失谐可以引起标准的双模Dicke模型的正常相到超辐射相的二级量子相变.在红失谐时引起新奇的基态特性,新奇的量子相变,即反转的超辐射相到反转的正常相的二级逆量子相变.原子-光的非线性相互作用和两模光场比例不同时,对量子相变的相边界和基态物理量的值有较大影响.

量子模糊信息管理数学模型研究

为了高效处理大数据所具有的复杂性和不确定问题,将“不确定性问题+直觉模糊集理论+量子计算”交叉融合,构建基于直觉模糊集理论的量子模糊信息管理数学模型。为了验证该模型的可行性、合理性和有效性,设计了不确定性环境下基于参数化量子线路的量子模糊神经网络仿真实验。实验结果表明,基于该模型的量子模糊神经网络模型能更客观、准确、全面地反映不确定性问题中各对象所蕴含的知识信息,从而提高算法处理大数据的准确性。

基于DenseNet的经典-量子混合分类模型

现有的图像分类模型越来越复杂,计算时所需的硬件资源和计算时间不断增加。针对该问题提出一种基于DenseNet的经典-量子混合分类模型(CQDenseNet模型)。首先,使用一个可在噪声中尺度量子(NISQ)设备上运行的变分量子电路(VQC)作为分类器,替换DenseNet全连接层;其次,使用迁移学习,利用在ImageNet数据集上预先训练好的DenseNet模型作为CQDenseNet的预训练模型;最后,将CQDenseNet模型在中草药分类数据集和CIFAR-100数据集上与基准模型AlexNet、GoogLeNet、VGG19、ResNet和DenseNet-169进行对比。实验结果表明,CQDenseNet模型比所有基准模型中表现最好的基准模型:准确率分别提高了2.2、7.4个百分点,精确率分别提高了2.2、7.3个百分点,召回率分别提高了2.2、7.1个百分点,F1值分别提高了2.3、6.4个百分点,说明了经典-量子混合模型的性能优于经典模型。

基于Jaynes-Cummings模型的量子参数估计与初态优化

参数估计理论是根据实验测量数据推断物理模型中未知参数的重要理论工具.Jaynes-Cumming模型是量子光学中广泛使用的模型,描述了二能级原子和单模量子光场之间的相互作用.利用参数估计理论系统地研究了该模型中光-原子耦合强度g的估计精度,并找到了可达到最高估计精度的初态.该结果可以提高基于Jaynes-Cumming模型的量子精密测量的精度,该研究方法也可用于其他基于混合量子系统的量子度量学研究.

基于量子行为花朵授粉算法优化LSTM模型

针对传统花朵授粉算法(flower pollination algorithm, FPA)受初始参数影响较大、且易陷入局部最优解或算法无法收敛等问题,提出一种基于量子行为的花朵授粉算法(quantum-inspired flower pollination algorithm, QFPA).通过引入量子系统到FPA中,使授粉过程中的搜索更高效,从而提高全局搜索能力.此外,还引入轨迹分析,使种群能更好地逃离局部最优解,进一步降低误差.为验证该方法的有效性,先通过选定的几个基准函数对QFPA进行评估,然后采用评估效果最好的QFPA对长短期记忆网络(LSTM)模型超参数进行寻优,最后在用自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN)算法去除噪声后的空气质量数据集上进行实验,并与其他几种常用的优化算法进行对比.实验结果表明:QFPA提高了优化算法的全局搜索能力和收敛性;QFPA-LSTM模型增强了长时间序列数据预测的准确性和效率,该模型预测的均方根误差为10.93μg/m^(3),为实际应用中的空气质量预测提供了可靠的解决方案.

基于量子和声搜索算法的可再生能源渗透率组合预测模型研究

“双碳”目标极大地促进了我国可再生能源的发展。针对可再生能源渗透率的准确预测问题,提出基于量子和声搜索(QHS)算法的可再生能源渗透率组合预测模型。首先,采用多层感知器筛选出与可再生能源渗透率强相关的因素;其次,选择4种不同的单项预测模型,采用改进折现均方预测误差加权(MDMFSE)组合模型对单项预测模型结果进行集成;最后,利用QHS算法对MDMFSE的加权系数进行动态优化,构建QHS-MDMFSE组合预测模型,实现对可再生能源渗透率的预测。算例分析表明,所提模型相较其他传统模型具有更高的预测精度,且稳定性更高。

基于量子原胞自动机的教学楼人员疏散模型研究及仿真

现代的疏散仿真模型水准越来越高,相对的,更加需要高速真实的仿真过程和准确的结果,以及如何用更少的资源获得更优的效果。该文研究量子原胞具有高速计算和低消耗的特点,使用量子原胞与传统的元胞自动机相结合,来对教学楼进行疏散模拟,在固定设计条件后改变参数条件可得到对应疏散时间,对不同情况进行对比,分析研究可得到更优的教学楼人员疏散模型。

奇数格点的XXZ量子自旋链模型的基态能和第一激发能

聚焦于周期边界下的XXZ量子自旋链模型,在有能隙的区间内探究其基态能和第一激发能.结果表明:在热力学极限下,模型的基态能和第一激发能与系统的格点数的奇偶性密切相关.当格点数为偶数时,得到与传统研究一致的结果,系统呈现出明确的能隙;当格点数为奇数时,基态能表达式中出现了一个额外的零阶项,同时第一激发能为零,这表明在奇数格点情形下,模型呈现出连续的能谱特征.这为理解XXZ量子自旋链模型的基本性质提供了重要线索,对于量子相变和临界现象的研究具有重要的理论意义和实验指导价值.

量子纠缠条件下古诺博弈模型均衡解的动态演化分析

利用量子博弈与非线性动力理论,构建了有限理性预期下的动态量子古诺博弈模型,分析了量子纠缠对均衡解稳定性的影响.结果发现:量子纠缠能降低均衡解的稳定性,企业产量调整速度达到某一阈值会导致该系统进入混沌状态,纠缠度增加了系统的混沌状态.最后通过数值模拟验证了理论的正确性.

光纤影响量子点激光器的运行状态数学模型研究

光纤影响下的量子点激光器运行状态具有非线性,构建基于势能函数分析和双态QDL激子模型的光纤影响量子点激光器的运行状态数学模型。在光纤注入状态下,分析量子点激光器的非线性动力学参数模型,结合非线性动力学态的分布和演化特性,利用时间序列、功率谱及相图分析的方法,在不同参数注入下进行量子点激光器的参数空间及运行状态动力学分布特性分析。以光学能级、光学限制因子以及光学增益因子等为约束参数,进行自由运行状态下的量子点激光器基态和激发态特性分析,实现光纤影响下量子点激光器的运行状态数学模型构建。实验结果表明,该模型能有效获取量子点激光器的最优微波线宽,在电流增加的过程中,自由运行光谱能级谱检测性能较好,研究结果为光纤网络互联和光存储提供理论基础。

基于量子行为和Lévy飞行改进野狗算法的SCR脱硝系统模型辨识

传统野狗优化算法搜索范围有局限性,寻优结果往往不是全局最优,针对此问题,提出一种基于量子行为和Lévy飞行的改进野狗优化算法(Quantum Dingo Optimization Algorithm,QDOA)。量子行为赋予种群移动轨迹和速度的不确定性,使算法的搜索范围可覆盖整个可行空间;Lévy飞行策略的随机步长性,克服算法迭代后期易陷入局部最优问题,提升了求解精度。通过基准测试函数进行性能测试,QDOA相较其他几种算法在准确性、精度方面表现突出。应用QDOA对宁夏某电厂660 MW燃煤机组选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)脱硝控制系统高负荷段、中低负荷段现场数据进行模型辨识,建立了SCR脱硝系统阀门开度与入口氨气流量、入口氨气流量与出口NOx质量浓度之间的传递函数,经检验辨识后的模型能较好地反映该SCR脱硝控制系统的动态特性,证明了该算法的可行性。

混合量子自旋Heisenberg模型的临界性质

应用二自旋集团平均场近似的方法,研究了简立方晶格上混合自旋(s=1,s=1/2)的量子Heisenberg模型的临界性质.在不同的各向异性参量情况下,获得了磁化强度的热力学性质.结果表明,此系统存在二级相变,并且各向异性参数对系统的临界温度有一定的影响。

量子力学之波动力学(下)

5对薛定谔波动力学论文的即时响应对薛定谔的波动力学持排斥态度的,海森堡是不多的例外,而玻恩、泡利(稍微表示过不爽)、约当、狄拉克、冯·诺伊曼、朗道、福克等人则是迅速跟上去并做出了非常重要的工作。笔者觉得最离谱的要数索末菲。索末菲1919年出版了Atombau und Spektrallinien(原子构造与谱线)这本经典著作,里面有他1915—1916年构造原子模型、引入新量子数的工作,这可以说是启发量子力学——确切地说是矩阵力学——诞生的关键思想源泉。然而,1929年索末菲出版了Atombau und Spektrallinien,Wellenmechanischer Ergänzungsband(原子构造与谱线:波动力学增补版)。这几乎就是另一本书了。

基于量子化学理论和溶剂化模型的化工过程分析与合成课程仿真实验设计

该文将密度泛函理论(density function theory,DFT)、溶剂化模型和化工过程分析与合成课程深度融合,设计了乙腈-水二元共沸物萃取精馏分离仿真实验,使用类导体屏蔽片段活度系数(conductor-like screening model-segment activity coefficient,COSMO-SAC)溶剂化模型计算,基于乙腈对水的相对挥发度筛选目标离子液体(targeted ionic liquid,IL)。通过DFT计算及分子表面电荷密度曲线剖析离子液体与乙腈和水的微观相互作用,探究离子液体提升分离性能的作用机理;使用Aspen Plus和MATLAB软件的遗传算法优化萃取分离离子液体工艺。该仿真实验融合了物理化学、化工热力学、化工原理和化工技术经济与管理等专业课程的前沿内容,将学科前沿理论与化工实践应用紧密结合,夯实了学生专业基础,激发了学生对学科前沿的兴趣,为培养化工复合型人才提供了课程改进创新思路。

基于依赖强度Dicke模型的量子电池充电性能

研究了基于依赖光场强度耦合Dicke模型(也被称为依赖强度Dicke模型)的量子电池中包括最大存储能量、充电时间、能量量子涨落以及最大充电功率等充电性能表现.首先考虑了能量非保守项(或者叫反旋波项)对量子电池的最大存储能量和最大充电功率的影响,研究发现:最大存储能量对能量非保守项权重的增加不是很敏感,但最大充电功率随能量非保守项权重的增加将会发生显著的变化.进一步,研究了在能量保守项和能量非保守项是相同权重下量子电池中最大存储能量、充电时间、能量量子涨落以及最大充电功率的变化特征.通过与基于单光子和双光子Dicke模型的量子电池的充电性能进行比较,发现基于依赖强度Dicke模型的量子电池在充电时间和最大充电功率上强于基于单光子Dicke模型的量子电池,但弱于双光子Dicke模型的量子电池.而3种Dicke模型在最大存储能量上没有一个确定的强弱关系,取决于不同的耦合常数.本文也揭示了虽然在最大充电功率上依赖强度耦合Dicke模型会弱于双光子Dicke模型,但在两种模型中体现的量子优势即最大充电功率与量子电池单元数满足的幂律关系是相同的.总之,本文为进一步研究量子电池提供了一种可选择的理论方案.

航天器表面材料紫外光电子发射产额理论模型发展及实验测试应用

空间环境会对航天器在轨效能发挥产生强烈影响,紫外(ultraviolet,UV)辐射是其中的一个重要因素,它可以导致航天器表面材料的电荷积累和电荷放电。通过测量航天器表面材料的紫外光电子发射产额(photoelectron emission yield,PEEY),获得光电发射基本数据,进行表面带电仿真分析,是研究航天器表面材料带电问题的一个重要方法。本文首先介绍PEEY理论模型的发展,包括福勒-杜布里奇(Fowler-Dubridge,FD)模型、一步模型、基于三步光电发射理论的三步模型(three-step model,TSM)/蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)模型以及基于矩的(momentsbased,MB)发射模型和量子模型(quantum model,QM),对各个模型的研究方法和适用条件进行分析对比,梳理PEEY模型的发展脉络。然后介绍PEEY的实验测试应用,包括国内外紫外光电子产额谱(UV-PEEY)仪器的发展和典型空间材料的PEEY实验研究,并着重讨论外界条件和表面条件对PEEY的影响,最后对空间表面材料PEEY的深入研究提出建议。

磁场中双量子位Heisenberg模型的纠缠与量子相变

以双量子位Heisenberg模型为例,讨论了磁场方向对纠缠的影响。结果表明:一定温度下,保持磁场的大小不变,仅改变其方向,不仅能获得最大纠缠,还产生了量子相变。