Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
College aantekeningen

Tensor Networks (TUM) - Script / Notes

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
32
Geüpload op
17-06-2025
Geschreven in
2022/2023

A nicely written script for the lecture "Tensor Networks" offered by Prof. Christian B. Mendl at TUM. It includes the following topics: Mathematical Framework and graphical diagrams, Canonical tensor formats and low rang approximation, Tucker decomposition, Tensor train / Matrix product states (MPS), Applications to quantum and condensed matter physics, entanglement and the area law, DMRG algorithm, TEBD algorithm, Application to quantum computers, Gradient computation and relations to machine learning techniques,

Meer zien Lees minder
Instelling
Vak

Voorbeeld van de inhoud

Prof .
Dr .
Christian B .
Mend) IN2388




Tensor Networks




Tensor
Networks Lecture

, Mathematical framework
2
. and
graphical diagrams
2
.1 Linear
Algebra fundamentals

·
Vector
Spaces : # ,
R ,
v = (le ,
or <(20 1] , ,
1) :

space of continuous functions : 10 17.
+
K



·
Matrices : AckM , A =
Ca

·
Matrix-vector product : A .




v
=
Can
where A be
interpreted linear from K"-kM
can as a
operator


Remark :
We will formulate definitions ,
theorems, . . .
in terms of
complex numbers ;




this includes real numbers as
a specialcase

V




r)
coss) in =




V C > VxV K
Inner product and :
vector
-
nor m on ...
space
=
· a




can be defined
abstractly in this course : (V .
W) = W
; Vrwe -W




↑ Note 7, ) linear its second but it anti-linear in its first Car W) &
*

S Wh
argument argument
is
=
:
in is :
,
, ,




C ,
> induces a
nam on V via NVI = Fo =K
= Euclidean length




eg .
c (20 17 .
,
4) :
<
fig)
=
So fix) g(x) dx




/ IvII I wll
inequality Kr Vv V
>
Cauchy-Schwartz :
w <
w =
.




, ,




Adjoint (conjugate transpose) of a matrix : At =

( ** )


>
-



A =



Cam

intritioMinor
set
Note :
<v
,
Aw) =< Atr ,
w ) wekm req
,




column
A matrix At KUM is called Hermitian (or self-adjoint) if At = A
nu2 !
Unitary Matrices : He


It is
Kath

the inverse
is called


of
unitary
U
if UTU =
I
cidentity maries ,
=>
U describes a
change
of basis which preserves the length of rectors




Note :
UTH =
I Unt =
I




Normal Matrix At CMM called it commutes A A += At A
normal if with its adjoint
: :
is
-




,



unitary and heritian normal
particular matrix is
~>
in :
every




(1 *, KV
Eigenvalues and
Eigenvectors Let A them vector called
:
a non-zero ve is an
eigenvector of A

with 1 K if Av 1
corresponding eigenvalue
=




Determinant of a
square Matrix At QUXU :
det (A) =



rEsu Sgn (0) apoc
with Su of permutations of [1 n)
group
:
....

,Properties :
·

A is invertible (column or now rectors a re
linearly independent
if det (A) + 0
it and
only
·
det CAT) =
det (A)
·
for all A ,
Be K" :
det (A
.




B) =
det(A) -




det (B)


Relevance for
eigenvalues
:




Av =
Av El
(AI-A)v =
0 = >
XI -




A is not invertible

= v
det (Al-A) =
0
=
"characteristic polynomial" of A



T
fundamental theorem of
algebra guarantees that there exist n
complex roots of


the characteristic polynomial =
eigenvalves ...




SPECTRAL DECOMPOSITION THEOREM

Any normal matrix At Kan is
unitarily diagonalizable ,
i .
e .
there exists a
unitary Matrix Ue purn


and
eigenvalves 1 .... An D such that A U .

= U .

(4 ...an ) ,
equivalently
:




An)
F
A =
U .



( ·
Ut ·




Conversely , every
matrix
representable in this form is nor mal .




A eart
:
The column rectors of U =
(Un : ...: Un) are a basis of
eigenvectors of A ,
since


AU U ( "... (n) that A
AjUj for
stating Uj jo
= =


is
.

.




. . .
n




Remark For form different
general matrices
cigenrectors
basis
eigenvectors
of
:
not
might
a
,
,
-




eigenvalves
a re not
necessarily orthogonal to each other




Homitian



Any Hermitian Matrix A
unitarily diagonalizable ( ...a ) =
=>
is
,




and its real
eigenvalues
:
a re




The At Dr
spectral radius of a
square Matrix is the
largest absolute value

of the of
eigenvalues A :




p(A) [Ixel In 19 on of A
with A
eigenvalves
:
=
Max .... ...




* herritian Matrix At Dr called scridefinite if Ar > 20 Free ,
is
positive sv ,




thus the of likewise (v , x)
eigenvales non-negative for :
such Matrix are since
any eigenpair
a
,




* 11vK2 =
1 .



(v v> ,
=
<V ,
1v> =
<V , Arl 20



SINGULAR VALUE DECOMPOSITION THEOREM -


for
square natrices

Let Ae path be matrix then there exists unitary matrices U,V and list
square
a ,
a




real with On =0 called values ,
of numbers ....
On EF22 . . .




singular

such that A =
U (0 :

on) V
+




roof :seelecturenotea matrix Coven
singular
ones) !

, to
The SVD be
generalized Matrices :
Remark
-
:
can non-square



SINGULAR VALUE DECOMPOSITION THEOREM -




general
(MXK
men
Let A set k =
min (M ,
n) ,
then there exists linear isometries UE

and Venk and real values On
,
non-negative On . . .
with z -. On 20 ,




such that A =
U ( "... on) vt



#te Isometries are
generalizations of
unitary matrices
: :




Uekman with Man is called an
isometry if UtU = In
The columns of U =
(U
:
...: un) a re orthonormal
(CUjueL =
Gje) ,
but
if m -n
they cannot form a basis of I" .



of A
The rank is the dimension of the rector
space generated by
the column reators of A = number of values)
n o n -ze ro
singular

Remark SVD) becomes low-rank factorization if values
singular
:
a are ze ro
- many
land can hence be omitted) :





A u +
.... V

=





-onl
+w +



diag( .




MATRIX FUNCTIONS

Let f : -D function and At pren be
arbitrary be an normal
,
with
spectral decomposition A
=
U( n) Ut.



Then we define f(A) =

U(f(v) fan) :
Ut


Equivalently ,
if f admits a
power
series
expansion f(x) = 9X" * xeK,
then f(A) =

[09 : Al


for At C
Examples :
normal ....




·

et =
exp(A) = Al (note : et * =
AetA for teR)
·


# >
-
knen satisfies A =

A



DP
*
9
KRONECKER PRODUCT of two matrices At CMA ,
Be :




anT
. . .


CimB




a i (mPx nq
AB c

= . . .


am B




-
similarly for two rectors rel , we D :
vow
= ena

Geschreven voor

Instelling
Studie
Vak

Documentinformatie

Geüpload op
17 juni 2025
Aantal pagina's
32
Geschreven in
2022/2023
Type
College aantekeningen
Docent(en)
Prof. christian b. mendl
Bevat
Alle colleges

Onderwerpen

€8,66
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF


Ook beschikbaar in voordeelbundel

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
De reputatie van een verkoper is gebaseerd op het aantal documenten dat iemand tegen betaling verkocht heeft en de beoordelingen die voor die items ontvangen zijn. Er zijn drie niveau’s te onderscheiden: brons, zilver en goud. Hoe beter de reputatie, hoe meer de kwaliteit van zijn of haar werk te vertrouwen is.
AdelinaB Technische Universität München
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
63
Lid sinds
6 jaar
Aantal volgers
29
Documenten
35
Laatst verkocht
1 maand geleden

4,3

9 beoordelingen

5
5
4
2
3
2
2
0
1
0

Populaire documenten

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Veelgestelde vragen