- 命题框:ρ_β = e^{−βH}/Z(β),Z(β) = tr e^{−βH},β = 1/T;自由能 F = −β⁻¹·ln Z
- 演算步骤(H = diag(0, Δ),教材练习 1 同型):
1. Z(β) = e⁰ + e^{−βΔ} = 1 + e^{−βΔ}
2. βΔ = 1:Z = 1 + 0.368 = 1.368 → 权重 w₀ = 1/1.368 ≈ 0.731,w₁ = 0.368/1.368 ≈ 0.269(和 = 1 ✓)
3. βΔ = 5:Z = 1.0067 → w₀ ≈ 0.993,w₁ ≈ 0.0067
4. 极限:βΔ → ∞ ⟹ w₀ → 1,ρ_β → |GS⟩⟨GS|——低温 = 基态制备
- 结果框:难点在 e^{−βH} 非酉(第 3 页演算)——所有 Gibbs 制备算法 = 用酉线路实现"按能量压权重"
- 应用行(一行列举,卡片弱化):材料/化学有限温性质;Z → F 的 O(1/ε) 估计(经典蒙特卡洛 1/ε²);量子 SDP 对偶原像;Metropolis 不变分布