1Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems, 01187 Dresden, Tyskland
2TCM Group, Cavendish Laboratory, University of Cambridge, Cambridge CB3 0HE, UK
Finder du denne artikel interessant eller vil du diskutere? Scite eller efterlade en kommentar på SciRate.
Abstrakt
Nylige værker har undersøgt fremkomsten af en ny slags tilfældig matrixadfærd i enhedsdynamik efter en kvanteslukning. Med udgangspunkt i en tidsudviklet tilstand kan et ensemble af rene tilstande understøttet på et lille undersystem genereres ved at udføre projektive målinger på resten af systemet, hvilket fører til et $textit{projected ensemble}$. I kaotiske kvantesystemer blev det formodet, at sådanne projekterede ensembler ikke kan skelnes fra det ensartede Haar-tilfældige ensemble og fører til et $textit{quantum state design}$. Præcise resultater blev for nylig præsenteret af Ho og Choi [Phys. Rev. Lett. 128, 060601 (2022)] for den sparkede Ising-model på selv-dual-punktet. Vi leverer en alternativ konstruktion, der kan udvides til generelle kaotiske dual-unitary kredsløb med løselige begyndelsestilstande og målinger, fremhæver rollen af den underliggende dual-unitarity og viser yderligere, hvordan dual-unitary kredsløbsmodeller udviser både nøjagtig løselighed og tilfældig matrix opførsel. Med udgangspunkt i resultater fra biunitære forbindelser viser vi, hvordan komplekse Hadamard-matricer og enhedsfejlbaser begge fører til løselige måleskemaer.
Udvalgt billede: Skematisk illustration af et kvantekredsløb, for hvilket målinger på det observerede delsystem B returnerer tilfældige tilstande på det uobserverede delsystem A.
Populært resumé
For at denne tilgang skal fungere, skal staten have en høj grad af sammenfiltring mellem de to delsystemer. På den anden side skal gennemførlige eksperimentelle realiseringer være lokale: dannet af operationer på tilstødende qubits, for eksempel. I dette papir viser vi, at en nyligt introduceret familie af kvantekredsløb lavet af dobbeltenhedsporte giver præcis de nødvendige ingredienser til at bygge vilkårligt tilfældige kvantetilstande ved metoden med delvise målinger. Udover potentielle anvendelser til benchmarking af kvantecomputere, giver vores resultater et detaljeret billede af de kvantekaotiske egenskaber af bølgefunktionerne i et udvidet system.
► BibTeX-data
► Referencer
[1] L. D'Alessio, Y. Kafri, A. Polkovnikov og M. Rigol, Adv. Phys. 65, 239 (2016).
https:///doi.org/10.1080/00018732.2016.1198134
[2] H.-J. Stöckmann, Quantum Chaos: An Introduction (Cambridge University Press, Cambridge, 1999).
https:///doi.org/10.1017/CBO9780511524622
[3] F. Haake, Quantum Signatures of Chaos, Springer Series in Synergetics, Vol. 54 (Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2010).
https://doi.org/10.1007/978-3-642-05428-0
[4] M. Akila, D. Waltner, B. Gutkin og T. Guhr, J. Phys. A: Matematik. Theor. 49, 375101 (2016).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/49/37/375101
[5] B. Bertini, P. Kos og T. Prosen, Phys. Rev. Lett. 121, 264101 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.264101
[6] B. Bertini, P. Kos og T. Prosen, Phys. Rev. X 9, 021033 (2019a).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.9.021033
[7] S. Gopalakrishnan og A. Lamacraft, Phys. Rev. B 100, 064309 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.100.064309
[8] B. Bertini, P. Kos og T. Prosen, Phys. Rev. Lett. 123, 210601 (2019b).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.210601
[9] SA Rather, S. Aravinda og A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Lett. 125, 070501 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.070501
[10] B. Gutkin, P. Braun, M. Akila, D. Waltner og T. Guhr, Phys. Rev. B 102, 174307 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.102.174307
[11] S. Aravinda, SA Rather og A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Research 3, 043034 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.043034
[12] PW Claeys og A. Lamacraft, Phys. Rev. Lett. 126, 100603 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.100603
[13] T. Prosen, Chaos 31, 093101 (2021).
https:///doi.org/10.1063/5.0056970
[14] S. Singh og I. Nechita, arXiv:2112.11123 (2021).
https:///doi.org/10.1088/1751-8121/ac7017
arXiv:2112.11123v1
[15] M. Borsi og B. Pozsgay, arXiv:2201.07768 (2022).
arXiv: 2201.07768
[16] PW Claeys og A. Lamacraft, Phys. Rev. Research 2, 033032 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.033032
[17] B. Bertini og L. Piroli, Phys. Rev. B 102, 064305 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.102.064305
[18] R. Suzuki, K. Mitarai og K. Fujii, Quantum 6, 631 (2022).
https://doi.org/10.22331/q-2022-01-24-631
[19] L. Piroli, B. Bertini, JI Cirac og T. Prosen, Phys. Rev. B 101, 094304 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.101.094304
[20] B. Jonnadula, P. Mandayam, K. Życzkowski og A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Research 2, 043126 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.043126
[21] I. Reid og B. Bertini, Phys. Rev. B 104, 014301 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.104.014301
[22] P. Kos, B. Bertini og T. Prosen, Phys. Rev. X 11, 011022 (2021a).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011022
[23] A. Lerose, M. Sonner og DA Abanin, Phys. Rev. X 11, 021040 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021040
[24] G. Giudice, G. Giudici, M. Sonner, J. Thoenniss, A. Lerose, DA Abanin og L. Piroli, Phys. Rev. Lett. 128, 220401 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.220401
[25] A. Lerose, M. Sonner og DA Abanin, arXiv:2201.04150 (2022).
arXiv: 2201.04150
[26] A. Zabalo, M. Gullans, J. Wilson, R. Vasseur, A. Ludwig, S. Gopalakrishnan, DA Huse og J. Pixley, Phys. Rev. Lett. 128, 050602 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.050602
[27] E. Chertkov, J. Bohnet, D. Francois, J. Gaebler, D. Gresh, A. Hankin, K. Lee, R. Tobey, D. Hayes, B. Neyenhuis, R. Stutz, AC Potter og M. Foss-Feig, arXiv:2105.09324 (2021).
arXiv: 2105.09324
[28] X. Mi, P. Roushan, C. Quintana, S. Mandrà, J. Marshall, C. Neill, F. Arute, K. Arya, J. Atalaya, R. Babbush, JC Bardin, R. Barends, J. Basso , A. Bengtsson, S. Boixo, A. Bourassa, M. Broughton, BB Buckley, DA Buell, B. Burkett, N. Bushnell, Z. Chen, B. Chiaro, R. Collins, W. Courtney, S. Demura , AR Derk, A. Dunsworth, D. Eppens, C. Erickson, E. Farhi, AG Fowler, B. Foxen, C. Gidney, M. Giustina, JA Gross, MP Harrigan, SD Harrington, J. Hilton, A. Ho, S. Hong, T. Huang, WJ Huggins, LB Ioffe, SV Isakov, E. Jeffrey, Z. Jiang, C. Jones, D. Kafri, J. Kelly, S. Kim, A. Kitaev, PV Klimov, AN Korotkov, F. Kostritsa, D. Landhuis, P. Laptev, E. Lucero, O. Martin, JR McClean, T. McCourt, M. McEwen, A. Megrant, KC Miao, M. Mohseni, S. Montazeri, W. Mruczkiewicz, J. Mutus, O. Naaman, M. Neeley, M. Newman, MY Niu, TE O'Brien, A. Opremcak, E. Ostby, B. Pato, A. Petukhov, N. Redd, NC Rubin, D. Sank, KJ Satzinger, V. Shvarts, D. Strain, M. Szalay, MD Trevithick, B. Villalonga, T. White, ZJ Yao, P. Yeh, A. Zalcman, H. Neven, I. Aleiner, K. Kechedzhi, V. Smelyanskiy og Y. Chen, Science (2021), 10.1126/science.abg5029.
https://doi.org/10.1126/science.abg5029
[29] B. Bertini, P. Kos og T. Prosen, Commun. Matematik. Phys. 387, 597 (2021).
https://doi.org/10.1007/s00220-021-04139-2
[30] P. Kos, B. Bertini og T. Prosen, Phys. Rev. Lett. 126, 190601 (2021b).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.190601
[31] F. Fritzsch og T. Prosen, Phys. Rev. E 103, 062133 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevE.103.062133
[32] JS Cotler, DK Mark, H.-Y. Huang, F. Hernandez, J. Choi, AL Shaw, M. Endres og S. Choi, arXiv:2103.03536 (2021).
arXiv: 2103.03536
[33] J. Choi, AL Shaw, IS Madjarov, X. Xie, JP Covey, JS Cotler, DK Mark, H.-Y. Huang, A. Kale, H. Pichler, FGSL Brandão, S. Choi og M. Endres, arXiv:2103.03535 (2021).
arXiv: 2103.03535
[34] WW Ho og S. Choi, Phys. Rev. Lett. 128, 060601 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.060601
[35] D. Gross, K. Audenaert og J. Eisert, J. Math. Phys. 48, 052104 (2007).
https:///doi.org/10.1063/1.2716992
[36] A. Ambainis og J. Emerson, i Twenty-Second Annual IEEE Conference on Computational Complexity (CCC'07) (2007) s. 129-140, iSSN: 1093-0159.
https:///doi.org/10.1109/CCC.2007.26
[37] DA Roberts og B. Yoshida, J. High Energ. Phys. 2017, 121 (2017).
https://doi.org/10.1007/JHEP04(2017)121
[38] H. Wilming og I. Roth, arXiv:2202.01669 (2022).
arXiv: 2202.01669
[39] DJ Reutter og J. Vicary, Higher Structures 3, 109 (2019).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1609.07775
[40] A. Chandran og CR Laumann, Phys. Rev. B 92, 024301 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.92.024301
[41] A. Nahum, J. Ruhman, S. Vijay og J. Haah, Phys. Rev. X 7, 031016 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.7.031016
[42] V. Khemani, A. Vishwanath og DA Huse, Phys. Rev. X 8, 031057 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.031057
[43] C. von Keyserlingk, T. Rakovszky, F. Pollmann og S. Sondhi, Phys. Rev. X 8, 021013 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.021013
[44] A. Nahum, S. Vijay og J. Haah, Phys. Rev. X 8, 021014 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.021014
[45] A. Chan, A. De Luca og J. Chalker, Phys. Rev. X 8, 041019 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.041019
[46] T. Rakovszky, F. Pollmann og C. von Keyserlingk, Phys. Rev. X 8, 031058 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.031058
[47] T. Rakovszky, F. Pollmann og C. von Keyserlingk, Phys. Rev. Lett. 122, 250602 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.250602
[48] T. Zhou og A. Nahum, Phys. Rev. X 10, 031066 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.10.031066
[49] S. Garratt og J. Chalker, Phys. Rev. X 11, 021051 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021051
[50] J. Bensa og M. Žnidarič, Phys. Rev. X 11, 031019 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.031019
[51] R. Orús, Ann. Phys. 349, 117 (2014).
https:///doi.org/10.1016/j.aop.2014.06.013
[52] B. Bertini, P. Kos og T. Prosen, SciPost Phys. 8, 067 (2020a).
https:///doi.org/10.21468/SciPostPhys.8.4.067
[53] D. Weingarten, J. Math. Phys. 19, 999 (1978).
https:///doi.org/10.1063/1.523807
[54] B. Collins, Int. Matematik. Res. Ikke. 2003, 953 (2003).
https://doi.org/10.1155/S107379280320917X
[55] B. Collins og P. Śniady, Commun. Matematik. Phys. 264, 773 (2006).
https://doi.org/10.1007/s00220-006-1554-3
[56] B. Bertini, P. Kos og T. Prosen, SciPost Phy. 8, 068 (2020b).
https:///doi.org/10.21468/SciPostPhys.8.4.068
[57] Z. Webb, QIC 16, 1379 (2016).
https:///doi.org/10.26421/QIC16.15-16-8
[58] E. Knill, Ikke-binære enhedsfejlbaser og kvantekoder, Tech. Rep. LA-UR-96-2717 (Los Alamos National Lab. (LANL), Los Alamos, NM (USA), 1996).
https:///doi.org/10.2172/373768
[59] P. Shor, i Proceedings of 37th Conference on Foundations of Computer Science (1996) s. 56-65, iSSN: 0272-5428.
https:///doi.org/10.1109/SFCS.1996.548464
[60] RF Werner, J. Phys. A: Matematik. Gen. 34, 7081 (2001).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/34/35/332
[61] J. Hauschild og F. Pollmann, SciPost Phys. Lect. Noter, 005 (2018).
https:///doi.org/10.21468/SciPostPhysLectNotes.5
[62] Y. Li, X. Chen og MPA Fisher, Phys. Rev. B 98, 205136 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.98.205136
[63] B. Skinner, J. Ruhman og A. Nahum, Phys. Rev. X 9, 031009 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.9.031009
[64] A. Chan, RM Nandkishore, M. Pretko og G. Smith, Phys. Rev. B 99, 224307 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.99.224307
[65] MJ Gullans og DA Huse, Phys. Rev. X 10, 041020 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.10.041020
[66] M. Ippoliti og WW Ho, arXiv:2204.13657 (2022).
arXiv: 2204.13657
Citeret af
[1] Matteo Ippoliti og Wen Wei Ho, "Dynamisk oprensning og fremkomsten af kvantetilstandsdesign fra det projekterede ensemble", arXiv: 2204.13657.
[2] Suhail Ahmad Rather, S. Aravinda og Arul Lakshminarayan, "Konstruktion og lokal ækvivalens af dobbeltenhedsoperatører: fra dynamiske kort til kvantekombinatoriske designs", arXiv: 2205.08842.
Ovenstående citater er fra SAO/NASA ADS (sidst opdateret 2022-07-16 14:31:19). Listen kan være ufuldstændig, da ikke alle udgivere leverer passende og fuldstændige citatdata.
On Crossrefs citeret af tjeneste ingen data om at citere værker blev fundet (sidste forsøg 2022-07-16 14:31:18).
Dette papir er udgivet i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Ophavsretten forbliver hos de originale copyright-indehavere, såsom forfatterne eller deres institutioner.
