Certifying ground-state properties of quantum many-body systems
Notice bibliographique
Résumé
A ubiquitous problem in quantum physics is to understand the ground-state properties of many-body systems. Confronted with the fact that exact diagonalisation quickly becomes impossible when increasing the system size, variational approaches are typically employed as a scalable alternative: energy is minimised over a subset of all possible states and then different physical quantities are computed over the solution state. Despite remarkable success, rigorously speaking, all what variational methods offer are upper bounds on the ground-state energy. On the other hand, so-called relaxations of the ground-state problem based on semidefinite programming represent a complementary approach, providing lower bounds to the ground-state energy. However, in their current implementation, neither variational nor relaxation methods offer provable bound on other observables in the ground state beyond the energy. In this work, we show that the combination of the two classes of approaches can be used to derive certifiable bounds on the value of any observable in the ground state, such as correlation functions of arbitrary order, structure factors, or order parameters. We illustrate the power of this approach in paradigmatic examples of 1D and 2D spin-one-half Heisenberg models. To improve the scalability of the method, we exploit the symmetries and sparsity of the considered systems to reach sizes of hundreds of particles at much higher precision than previous works. Our analysis therefore shows how to obtain certifiable bounds on many-body ground-state properties beyond energy in a scalable way.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,005 | 0,022 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,006 |
| Communication savante | 0,003 | 0,006 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,006 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».