إعداد الحالة الكمومية من خلال إعادة ضبط الملحقات هندسيًا

إعداد الحالة الكمومية من خلال إعادة ضبط الملحقات هندسيًا

إعداد الحالة الكمومية من خلال إعادة ضبط ذكاء بيانات PlatoBlockchain. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.

دانييل ألكالدي بوينتي1,2, فيليكس موتزوي1, توماسو كالاركو1,2,3, جيوفانا موريجي4و ماتيو رزي1,2

1Forschungszentrum Jülich، معهد التحكم الكمي، معهد Peter Grünberg (PGI-8)، 52425 Jülich، ألمانيا
2معهد الفيزياء النظرية، جامعة كولونيا، 50937 كولن، ألمانيا
3قسم الفيزياء والفلك، جامعة بولونيا، 40127 بولونيا، إيطاليا
4الفيزياء النظرية، قسم الفيزياء، جامعة سارلاند، 66123 ساربروكن، ألمانيا

تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.

ملخص

في هذا البحث النظري، نقوم بدراسة فعالية بروتوكول يتضمن إعادة ضبط الكم بشكل دوري لإعداد الحالات الأساسية للآباء الهاملتونيين الخاليين من الإحباط. يستخدم هذا البروتوكول توجيه هاميلتوني الذي يتيح الاقتران المحلي بين النظام ودرجات الحرية الإضافية. على فترات دورية، تتم إعادة ضبط النظام المساعد إلى حالته الأولية. بالنسبة لأوقات إعادة التعيين القصيرة للغاية، يمكن تقريب الديناميكيات بواسطة Lindbladian الذي تكون حالته المستقرة هي الحالة المستهدفة. ومع ذلك، بالنسبة لأوقات إعادة التعيين المحدودة، تصبح سلسلة الدوران والملحقات متشابكة بين عمليات إعادة التعيين. لتقييم البروتوكول، نستخدم عمليات محاكاة حالة المنتج المصفوفة وتقنيات المسار الكمي، مع التركيز على إعداد حالة الدوران-1 أفليك-كينيدي-ليب-تاساكي. يأخذ تحليلنا في الاعتبار وقت التقارب والإخلاص وتطور الطاقة ضمن فترات إعادة تعيين مختلفة. تظهر نتائجنا العددية أن تشابك النظام الملحق ضروري لتقارب أسرع. على وجه الخصوص، يوجد وقت إعادة تعيين مثالي يعمل فيه البروتوكول بشكل أفضل. باستخدام تقدير تقريبي بسيط، نقدم رؤى حول كيفية الاختيار الأمثل لمشغلي التعيين المطبقين على النظام أثناء إجراء إعادة التعيين. وعلاوة على ذلك، يُظهر البروتوكول مرونة ملحوظة في الانحرافات الصغيرة في وقت إعادة التعيين وإزالة الضوضاء. تشير دراستنا إلى أن الخرائط الاصطرابية التي تستخدم إعادة ضبط الكم قد تقدم مزايا مقارنة بالطرق البديلة، مثل هندسة المكامن الكمومية، وبروتوكولات توجيه الحالة الكمومية، التي تعتمد على ديناميكيات ماركوفيان.

► بيانات BibTeX

ferences المراجع

[1] جون بريسكيل. "الحوسبة الكمية في عصر NISQ وما بعده". الكم 2 ، 79 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-08-06-79

[2] ينس آيزرت. “تشابك الطاقة وتعقيد الدوائر الكمومية”. رسائل المراجعة البدنية 127، 020501 (2021). رابط: https://​/doi.org/10.1103/physrevlett.127.020501.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.127.020501

[3] تميم البش ودانييل أ. ليدار. "حساب الكم الأديباتي". القس وزارة الدفاع. فيز. 90 ، 015002 (2018).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.015002

[4] بيمونبان سومبيت، سارة هيرثي، دومينيك بورغوند، توماس تشالوبين، جوليان بيبو، جوانيس كوبسيل، بيتار بوجوفيتش، روبن فيريسين، فرانك بولمان، غيوم سالومون، وآخرون. “تحقيق مرحلة الهالدين المحمية بالتماثل في سلالم فيرمي-هوبارد”. صفحات الطبيعة 1-5 (2022). عنوان URL: https://​/doi.org/10.1038/​s41586-022-04688-z.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-022-04688 زي

[5] تشي يوان وي، دانيال مالز، وجي. إجناسيو سيراك. “الإعداد الفعال للحرارة لحالات شبكة التوتر”. أبحاث المراجعة الفيزيائية 5 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.5.l022037

[6] سي شون ، إي سولانو ، إف فيرستريت ، جي آي سيراك ، وم إم وولف. "التوليد المتسلسل لحالات multiqubit المتشابكة". فيز. القس ليت. 95 ، 110503 (2005).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.110503

[7] فيليكس موتزوي، ومايكل بي كايشر، وفرانك ك فيلهلم. “التركيبات الزمنية الخطية واللوغاريتمية لمشغلي الأجسام المتعددة الكم”. رسائل المراجعة البدنية 119، 160503 (2017). رابط: https://​/doi.org/10.1103/physrevlett.119.160503.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.119.160503

[8] جي إف بوياتوس، جي آي سيراك، وبي زولر. “هندسة المكامن الكمومية مع الأيونات المحتجزة المبردة بالليزر”. فيز. القس ليت. 77، 4728-4731 (1996).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.77.4728

[9] سوزان بيلاوا، وجيوفانا موريجي، وديفيد فيتالي، ولويز دافيدوفيتش. “توليد إشعاع أينشتاين-بودولسكي-روزن المتشابك من خلال خزان ذري”. فيز. القس ليت. 98، 240401 (2007).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.240401

[10] إس. ديهل، أ. ميشيلي، أ. كانتيان، ب. كراوس، إتش بي بوشلر، وبي. زولر. “الحالات والمراحل الكمومية في الأنظمة الكمومية المفتوحة المدفوعة بالذرات الباردة”. فيزياء الطبيعة 4، 878-883 (2008).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1073

[11] فرانك فيرستريت، ومايكل إم وولف، وجيه إجناسيو سيراك. “الحساب الكمي وهندسة الحالة الكمومية المدفوعة بالتبديد”. فيزياء الطبيعة 5، 633-636 (2009).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1342

[12] إس جي شيرمر وشياوتينج وانج. “استقرار الأنظمة الكمومية المفتوحة عن طريق هندسة المكامن الماركوفية”. المراجعة البدنية أ 81، 062306 (2010).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.81.062306

[13] جيوفانا موريجي، ويورغن إيشنر، وسيسيليا كورميك، ويينغ لين، وديتريش ليبفريد، وديفيد جيه واينلاند. “التحكم الكمي المتبدد في سلسلة الدوران”. فيز. القس ليت. 115، 200502 (2015).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.200502

[14] ليو تشو، وسونون تشوي، وميخائيل دي لوكين. “التحضير التبددي المحمي بالتماثل لحالات منتج المصفوفة”. المراجعة البدنية أ 104، 032418 (2021). رابط: https://​/doi.org/10.1103/physreva.104.032418.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.032418

[15] فيليكس موتزوي، إيلي هالبرين، شياوتينغ وانغ، كيه بيرجيتا ويلي، وصوفي شيرمر. "التشابك الكمي لمسافات طويلة القائم على الحركة العكسية والقوي والمستقر على القنوات المفقودة". المراجعة البدنية أ 94، 032313 (2016). رابط: https://​/doi.org/10.1103/physreva.94.032313.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.94.032313

[16] كيفن سي سميث، إليانور كرين، ناثان ويبي، وإس إم جيرفين. “التحضير الحتمي للعمق الثابت لحالة aklt على معالج كمي باستخدام قياسات الاندماج”. بي آر إكس كوانتوم 4 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.4.020315

[17] ناثانان تانتيفاساداكارن، ورايان ثورنجرين، وأشفين فيشواناث، وروبن فيريسين. "التشابك بعيد المدى من قياس المراحل الطوبولوجية المحمية بالتناظر" (2021). رابط: https://arxiv.org/abs/2112.01519.
أرخايف: 2112.01519

[18] كليمنت سيرين، إيغور دوتسينكو، زينغشينغ تشو، برونو بيوديسرف، تيو ريبارتشيك، سيباستيان جليزيس، بيير روشون، مازيار ميررحمي، هاديس أميني، ميشيل برون، وآخرون. "التغذية المرتدة الكمومية في الوقت الحقيقي تعمل على إعداد واستقرار حالات رقم الفوتون". طبيعة 477، 73-77 (2011). عنوان URL: https://​/doi.org/10.1038/​nature10376.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nature10376

[19] آر فيجاي، كريس ماكلين، دي إتش سليشتر، إس جيه ويبر، كيه دبليو مورتش، رافي نايك، ألكسندر إن كوروتكوف، وإيرفان صديقي. “تثبيت تذبذبات الرابي في الكيوبت فائق التوصيل باستخدام التغذية المرتدة الكمومية”. طبيعة 490، 77-80 (2012). عنوان URL: https://​/doi.org/10.1038/​nature11505.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nature11505

[20] دي ريست، إم دوكالسكي، سي إيه واتسون، جي دي لانج، إم جي تيجلمان، يا إم بلانتر، كونراد دبليو لينرت، آر إن سكوتين، وإل ديكارلو. “التشابك الحتمي للبتات فائقة التوصيل عن طريق قياس التكافؤ والتغذية المرتدة”. طبيعة 502، 350-354 (2013). رابط: https://​/doi.org/10.1038/​nature12513.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nature12513

[21] هيديو مابوتشي. “تصحيح الخطأ الكمي المستمر كتحكم هجين كلاسيكي”. المجلة الجديدة للفيزياء 11، 105044 (2009). عنوان URL: https://​/doi.org/10.1088/1367-2630/11/10/105044.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​11/​10/​105044

[22] جوزيف كيركهوف، وهيندرا نور الدين، وديمتري إس بافليتشين، وهيديو مابوتشي. “تصميم الذكريات الكمومية مع التحكم المضمن: الدوائر الضوئية لتصحيح الأخطاء الكمومية المستقلة”. رسائل المراجعة البدنية 105، 040502 (2010). رابط: https://​/doi.org/10.1103/physrevlett.105.040502.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.105.040502

[23] لي مارتن، وفيليكس موتزوي، وهانهان لي، وموهان ساروفار، وكيه بيرجيتا ويلي. “الجيل الحتمي للتشابك عن بعد مع ردود الفعل الكمومية النشطة”. المراجعة البدنية أ 92، 062321 (2015). رابط: https://​/doi.org/10.1103/physreva.92.062321.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.92.062321

[24] جوجل الكم الذكاء الاصطناعي. “قمع الأخطاء الكمومية عن طريق قياس الكيوبت المنطقي للكود السطحي”. طبيعة 614، 676-681 (2023). رابط: https://​/doi.org/10.1038/​s41586-022-05434-1.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-022-05434-1

[25] دانيال بورغارت وفيتوريو جيوفانيتي. “التجانس بوساطة”. فيز. القس أ 76، 062307 (2007).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.062307

[26] دانيال بورغارت وفيتوريو جيوفانيتي. "التحكم الكامل عن طريق الاسترخاء المستحث محليا". فيز. القس ليت. 99، 100501 (2007).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.99.100501

[27] آن ماتيس، مارك رودنر، أخيم روش، وإيريز بيرج. "إزالة المغناطيسية الأدياباتيكية القابلة للبرمجة للأنظمة ذات الإثارة التافهة والطوبولوجية" (2022). رابط: https://​/arxiv.org/​abs/​2210.17256.
أرخايف: 2210.17256

[28] ستيتادي روي، جي تي تشالكر، إيف جورني، ويوفال جيفين. “التوجيه الناجم عن القياس للأنظمة الكمومية”. أبحاث المراجعة الفيزيائية 2، 033347 (2020). رابط: https://​/doi.org/10.1103/physrevresearch.2.033347.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033347

[29] كريستوفر مور ومارتن نيلسون. “الحساب الكمي المتوازي والرموز الكمومية”. مجلة SIAM عن الحوسبة 31، 799-815 (2001). رابط: https://​/doi.org/10.1137/​s0097539799355053.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1137 / s0097539799355053

[30] رودني فان ميتر وكوهي إم إيتوه. “الأسى المعياري الكمي السريع”. المراجعة البدنية أ 71، 052320 (2005). رابط: https://​/doi.org/10.1103/physreva.71.052320.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.71.052320

[31] بهاسكار جور، وإدجارد مونيوز كورياس، وهيمانشو ثابليال. “مقياس لوغاريتمي للعمق الكمي (2n – 1)”. في وقائع ندوة البحيرات العظمى حول VLSI 2023. الصفحات 125-130. (2023).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1145 / 3583781.3590205

[32] كيرت جاكوبس، وشياوتنج وانج، وهوارد إم وايزمان. "ردود الفعل المتماسكة التي تتفوق على جميع بروتوكولات ردود الفعل القائمة على القياس". المجلة الجديدة للفيزياء 16، 073036 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​7/​073036

[33] أنجيل ريفاس، وسوزانا إف هويلجا، ومارتن بي بلينيو. “التشابك وعدم ماركوفيانية التطورات الكمومية”. رسائل المراجعة البدنية 105، 050403 (2010). رابط: https://​/doi.org/10.1103/physrevlett.105.050403.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.105.050403

[34] روبن فيريسين، رودريش موسنر، وفرانك بولمان. “التماثل أحادي البعد يحمي المراحل الطوبولوجية وانتقالاتها”. المراجعة البدنية ب 96، 165124 (2017). رابط: https://​/doi.org/10.1103/​physrevb.96.165124.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.96.165124

[35] فرانك بولمان وآري إم تورنر. “الكشف عن المراحل الطوبولوجية المحمية بالتماثل في بعد واحد”. المراجعة البدنية ب 86، 125441 (2012). عنوان URL: https://​/doi.org/10.1103/​physrevb.86.125441.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.86.125441

[36] جافين كيه برينين وأكيماسا مياكي. “الكمبيوتر الكمي القائم على القياس في الحالة الأرضية ذات الفجوة لجسم هاملتوني”. رسائل المراجعة البدنية 101، 010502 (2008). رابط: https://​/doi.org/10.1103/physrevlett.101.010502.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.101.010502

[37] P. فيليبوفيتش، J. Javanainen، وP. مايستر. “نظرية الميزر المجهري”. فيز. القس أ 34، 3077-3087 (1986).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.34.3077

[38] جون جيه سلوسر وبيير ميستر. “حالات الظل وظل التمام للمجال الكهرومغناطيسي”. فيز. القس أ 41، 3867-3874 (1990).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.41.3867

[39] هانز يورغن بريجل وبيرتهولد جورج إنجلرت. "الديناميكيات العيانية للمازر مع إحصائيات الحقن غير البوايسونية". فيز. القس أ 52، 2361-2375 (1995).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.2361

[40] توماس ويلينز، وأندرياس بوشليتنر، وبوركهارد كوميرير، وهانز ماسن. “إعداد الحالة الكمومية عبر الاكتمال المقارب”. فيز. القس ليت. 85، 3361-3364 (2000).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.3361

[41] سوزان بيلاوا، ولويز دافيدوفيتش، وديفيد فيتالي، وجيوفانا موريجي. “هندسة خزانات الكم الذرية للفوتونات”. فيز. القس أ 81، 043802 (2010).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.043802

[42] إم هارتمان، د بوليتي، إم إيفانتشينكو، إس دينيسوف، وبي هانجي. “الحالات المقاربة للأنظمة الكمومية المفتوحة: دور التفاعل”. المجلة الجديدة للفيزياء 19، 083011 (2017).
https://​/doi.org/10.1088/1367-2630/aa7ceb

[43] M. Weidinger، BTH Varcoe، R. Heerlein، and H. Walther. “محاصرة الحالات في الميكرومايزر”. فيز. القس ليت. 82، 3795–3798 (1999).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.82.3795

[44] بي تي إتش فاركو، إس. براتكي، إم. وايدنجر، وإتش. فالتر. "تحضير حالات عدد الفوتون النقي للمجال الإشعاعي". طبيعة 403، 743-746 (2000).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / 35001526

[45] موريجي، جي آي سيراك، إم. ليونشتاين، وبي. زولر. “التبريد بالليزر في الحالة الأرضية يتجاوز حد الحمل”. رسائل الفيزياء الأوروبية 39، 13 (1997).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1209 / EPL / i1997-00306-3

[46] جي موريجي، جي آي سيراك، ك. إلينجر، وبي. زولر. "التبريد بالليزر للذرات المحاصرة إلى الحالة الأرضية: حالة مظلمة في مساحة الموضع". فيز. القس أ 57، 2909-2914 (1998).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.2909

[47] جان داليبارد، إيفان كاستين، وكلاوس مولمر. “نهج الدالة الموجية للعمليات التبددية في البصريات الكمومية”. فيز. القس ليت. 68، 580-583 (1992).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.580

[48] ر. دوم، ب. زولر، وه. ريتش. “محاكاة مونت كارلو للمعادلة الذرية الرئيسية للانبعاث التلقائي”. فيز. القس أ 45، 4879-4887 (1992).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.45.4879

[49] تي إس كوبيت، إف. فيرستريت، دبليو دور، وجي آي سيراك. "يمكن استخدام الحالات القابلة للفصل لتوزيع التشابك". فيز. القس ليت. 91، 037902 (2003).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.037902

[50] إدغار رولدان وشاميك غوبتا. “شكليات المسار المتكامل لإعادة الضبط العشوائي: أمثلة تم حلها بالضبط واختصارات للحبس”. فيز. القس ه 96، 022130 (2017).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.022130

[51] ب. موخيرجي، ك. سينغوبتا، وساتيا إن. ماجومدار. “ديناميات الكم مع إعادة التعيين العشوائي”. فيز. القس ب 98، 104309 (2018).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.98.104309

[52] ر. يين وإي. باركاي. "إعادة التشغيل تسرع أوقات ضرب المشي الكمي". فيز. القس ليت. 130، 050802 (2023).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.050802

[53] جوثو هايجمان، جي إجناسيو سيراك، توبياس جيه أوزبورن، إزتوك بيجورن، هنري فيرشلدي، وفرانك فيرستريت. “مبدأ التباين المعتمد على الوقت للشبكات الكمومية”. رسائل المراجعة البدنية 107، 070601 (2011). رابط: https://​/doi.org/10.1007/​3-540-10579-4_20.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​3-540-10579-4_20

[54] أندرو ج. دالي. “مسارات الكم والأنظمة الكمومية المفتوحة للعديد من الأجسام”. التقدم في الفيزياء 63، 77-149 (2014).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2014.933502

[55] مركز يوليش للحوسبة الفائقة. "Jureca: وحدات مركزية ومعززة للبيانات تنفذ بنية الحوسبة الفائقة المعيارية في مركز الحوسبة الفائقة Jülich". مجلة المرافق البحثية واسعة النطاق 7، A182 (2021).
https://​/doi.org/10.17815/​jlsrf-7-182

[56] أرتور جارسيا سايز، فالنتين مورج، وتزو تشيه وي. “الفجوات الطيفية لأفليك-كينيدي-ليب-تاساكي هاميلتونيين باستخدام أساليب شبكة الموتر”. المراجعة البدنية ب 88، 245118 (2013). رابط: https://​/doi.org/10.1103/physrevb.88.245118.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.88.245118

دليلنا يستخدم من قبل

[1] صموئيل موراليس، يوفال جيفين، إيجور جورني، أليكس زازونوف، ورينهولد إيجر، "هندسة الحالات الكمومية غير القابلة للتوجيه مع ردود الفعل النشطة"، بحوث المراجعة البدنية 6 1، 013244 (2024).

[2] رويو يين، تشينغيوان وانغ، سابين تورنو، وإيلي باركاي، "إعادة تشغيل علاقة عدم اليقين لديناميكيات الكم المراقبة"، أرخايف: 2401.01307, (2024).

[3] أنيش أشاريا وشاميك غوبتا، "نموذج محكم الارتباط يخضع لإعادة التعيين المشروط في أوقات عشوائية"، Physical Review E 108 6، 064125 (2023).

[4] سايان روي، كريستيان أوتو، رافاييل مينو، وجيوفانا موريجي، “صعود وهبوط التشابك بين اثنين من الكيوبتات في حمام غير ماركوفي”، Physical Review A 108 3، 032205 (2023).

[5] لوكاس مارتي، رفيق منصور أوغلو، ومايكل ج. هارتمان، "خوارزمية التبريد الكمي الفعالة للأنظمة الفرميونية"، أرخايف: 2403.14506, (2024).

الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2024-03-28 00:54:20). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.

On خدمة Crossref's cited-by service لم يتم العثور على بيانات حول الاستشهاد بالأعمال (المحاولة الأخيرة 2024-03-28 00:54:18).

الطابع الزمني:

اكثر من مجلة الكم