Klassificering af målebaseret kvantetråd i stabilisator PEPS

Klassificering af målebaseret kvantetråd i stabilisator PEPS

Paul Herringer og Robert Raussendorf

Institut for Fysik og Astronomi, University of British Columbia, Vancouver, Canada
Stewart Blusson Quantum Matter Institute, University of British Columbia, Vancouver, Canada

Finder du denne artikel interessant eller vil du diskutere? Scite eller efterlade en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Vi betragter en klasse af translation-invariante 2D-tensor-netværkstilstande med en stabilisator-symmetri, som vi kalder stabilisator PEPS. Klyngetilstanden, GHZ-tilstanden og tilstandene i den toriske kode tilhører denne klasse. Vi undersøger transmissionskapaciteten af ​​stabilisator PEPS til målebaseret kvantetråd og når frem til en komplet klassificering af transmissionsadfærd. Transmissionsadfærden falder i 13 klasser, hvoraf den ene svarer til Clifford quantum cellular automata. Derudover identificerer vi 12 andre klasser.

Symmetri er allestedsnærværende i naturen, og det hjælper os med at forenkle og klassificere fænomener i den fysiske verden. I dette papir udnytter vi symmetri til at klassificere en familie af mange-legeme kvantetilstande efter deres sammenfiltringsstruktur. Ved hjælp af enkeltpartikelmålinger kan sammenfiltring udnyttes til at transmittere kvanteinformation i en proces kendt som målebaseret kvantetråd. Derfor etablerer vores resultater en klassificering af kvantetilstande baseret på deres egnethed til målebaseret kvantetråd. Derved lægger vi grundlaget for en fremtidig klassificering af kvantetilstande og faser efter deres anvendelighed til universel målebaseret kvanteberegning.

► BibTeX-data

► Referencer

[1] E. Schrödinger. "Sandsynlighedsrelationer mellem adskilte systemer". Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 32, 446–452 (1936).
https://​/​doi.org/​10.1017/​S0305004100019137

[2] HM Wiseman, SJ Jones og AC Doherty. "Styring, sammenfiltring, ikke-lokalitet og Einstein-Podolsky-Rosen-paradokset". Physical Review Letters 98, 140402 (2007).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.98.140402

[3] M. Popp, F. Verstraete, MA Martín-Delgado og JI Cirac. "Lokaliserbar sammenfiltring". Physical Review A 71, 042306 (2005).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.71.042306

[4] Charles H. Bennett, Gilles Brassard, Sandu Popescu, Benjamin Schumacher, John A. Smolin og William K. Wootters. "Oprensning af støjende sammenfiltring og trofast teleportering via støjende kanaler". Physical Review Letters 76, 722-725 (1996).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.76.722

[5] H.-J. Briegel, W. Dür, JI Cirac og P. Zoller. "Quantum Repeaters: Rollen af ​​uperfekte lokale operationer i kvantekommunikation". Physical Review Letters 81, 5932–5935 (1998).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.81.5932

[6] Robert Raussendorf og Hans J Briegel. "En envejs kvantecomputer". Physical Review Letters 86, 5188-5191 (2001).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.86.5188

[7] Hans J. Briegel og Robert Raussendorf. "Vedholdende sammenfiltring i arrays af interagerende partikler". Physical Review Letters 86, 910–913 (2001).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.86.910

[8] Dominic V. Else, Ilai Schwarz, Stephen D. Bartlett og Andrew C. Doherty. "Symmetribeskyttede faser til målebaseret kvanteberegning". Physical Review Letters 108, 240505 (2012).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.108.240505

[9] Tzu-Chieh Wei, Ian Affleck og Robert Raussendorf. "Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki-staten på et honeycomb-gitter er en universel kvanteberegningsressource". Physical Review Letters 106, 070501 (2011).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.106.070501

[10] Akimasa Miyake. "Kvanteberegningsevne af en 2D valensbinding fast fase". Annals of Physics 326, 1656-1671 (2011).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.aop.2011.03.006

[11] Akimasa Miyake. "Kvanteberegning på kanten af ​​en symmetribeskyttet topologisk orden". Physical Review Letters 105, 040501 (2010).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.105.040501

[12] Jacob Miller og Akimasa Miyake. "Ressourcekvalitet af en symmetribeskyttet topologisk ordnet fase til kvanteberegning". Physical Review Letters 114, 120506 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.114.120506

[13] Robert Raussendorf, Dong-Sheng Wang, Abhishodh Prakash, Tzu-Chieh Wei og David T. Stephen. "Symmetribeskyttede topologiske faser med ensartet beregningskraft i én dimension". Fysisk anmeldelse A 96, 012302 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.96.012302

[14] Trithep Devakul og Dominic J. Williamson. "Universal kvanteberegning ved hjælp af fraktal symmetri-beskyttede klyngefaser". Fysisk anmeldelse A 98, 022332 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.98.022332

[15] Austin K. Daniel, Rafael N. Alexander og Akimasa Miyake. "Beregningsmæssig universalitet af symmetribeskyttede topologisk ordnede klyngefaser på 2D arkimedeanske gitter". Quantum 4, 228 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-02-10-228

[16] Austin K. Daniel og Akimasa Miyake. "Quantum Computational Advantage med strengordensparametre af endimensionel symmetribeskyttet topologisk orden". Physical Review Letters 126, 090505 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.126.090505

[17] Robert Raussendorf, Cihan Okay, Dong-Sheng Wang, David T. Stephen og Hendrik Poulsen Nautrup. "Beregningsmæssigt universel fase af kvantestof". Physical Review Letters 122, 090501 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.122.090501

[18] David T. Stephen, Hendrik Poulsen Nautrup, Juani Bermejo-Vega, Jens Eisert og Robert Raussendorf. "Symmetrier under system, kvantecellulære automater og beregningsfaser af kvantestof". Quantum 3, 142 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-05-20-142

[19] Tzu-Chieh Wei og Robert Raussendorf. "Universal målebaseret kvanteberegning med spin-2 Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki-tilstande". Fysisk anmeldelse A 92, 012310 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.92.012310

[20] Dirk-M. Schlingemann, Holger Vogts og Reinhard F. Werner. "Om strukturen af ​​Clifford quantum cellular automata". Journal of Mathematical Physics 49, 112104 (2008).
https://​/​doi.org/​10.1063/​1.3005565

[21] A.Yu Kitaev. "Fejltolerant kvanteberegning af nogen". Annals of Physics 303, 2-30 (2003).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0003-4916(02)00018-0

[22] B. Schumacher og RF Werner. "Reversible quantum cellular automata" (2004). arXiv:quant-ph/​0405174.
arXiv:quant-ph/0405174

[23] Daniel M Greenberger, Michael A Horne og Anton Zeilinger. "Gå ud over Bells sætning". I Menas Kafatos, redaktør, Bell's Theorem, Quantum Theory and Conceptions of the Universe. Side 69-72. Springer Holland, Dordrecht (1989).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-94-017-0849-4_10

[24] Daniel M. Greenberger, Michael A. Horne, Abner Shimony og Anton Zeilinger. "Bell's teorem uden uligheder". American Journal of Physics 58, 1131-1143 (1990).
https://​/​doi.org/​10.1119/​1.16243

[25] W. Dür, G. Vidal og JI Cirac. "Tre qubits kan vikles ind på to ensartede måder". Physical Review A 62, 062314 (2000).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.62.062314

[26] M. Sanz, IL Egusquiza, R. Di Candia, H. Saberi, L. Lamata og E. Solano. "Entanglement klassificering med matrix produkttilstande". Scientific Reports 6, 30188 (2016).
https://​/​doi.org/​10.1038/​srep30188

[27] Norbert Schuch, David Pérez-García og Ignacio Cirac. "Klassificering af kvantefaser ved hjælp af matrixprodukttilstande og projekterede sammenfiltrede partilstande". Fysisk gennemgang B 84, 165139 (2011).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevB.84.165139

[28] R. Raussendorf, J. Harrington og K. Goyal. "Topologisk fejltolerance i klyngetilstandskvanteberegning". New Journal of Physics 9, 199–199 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​9/​6/​199

[29] Sergey Bravyi og Robert Raussendorf. "Målebaseret kvanteberegning med de toriske kodetilstande". Physical Review A 76, 022304 (2007).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.76.022304

[30] Sergey Bravyi, David Gosset og Yinchen Liu. "Sådan simulerer man kvantemåling uden at beregne marginaler". Physical Review Letters 128, 220503 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.128.220503

[31] Xiao-Gang Wen. "Kvanteordrer i en nøjagtig opløselig model". Physical Review Letters 90, 016803 (2003).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.90.016803

[32] Alastair Kay. "Ejendommene ved en forstyrret torisk kode som en kvantehukommelse". Physical Review Letters 107, 270502 (2011).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.107.270502

[33] Lorenzo Piroli, Georgios Styliaris og J. Ignacio Cirac. "Kvantekredsløb assisteret af lokale operationer og klassisk kommunikation: transformationer og materiens faser". Physical Review Letters 127, 220503 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.127.220503

[34] https:/​/​doi.org/​10.5281/​zenodo.7742735.
https://​/​doi.org/​10.5281/​zenodo.7742735

[35] David Fattal, Toby S. Cubitt, Yoshihisa Yamamoto, Sergey Bravyi og Isaac L. Chuang. "Entanglement in the stabilisator formalism" (2004). arXiv:quant-ph/​0406168.
arXiv:quant-ph/0406168

Citeret af

[1] David T. Stephen, Wen Wei Ho, Tzu-Chieh Wei, Robert Raussendorf og Ruben Verresen, "Universal måling-baseret kvanteberegning i en endimensionel arkitektur muliggjort af dual-unitary circuits", arXiv: 2209.06191, (2022).

[2] Michael de Oliveira, Luís S. Barbosa og Ernesto F. Galvão, "Quantefordel i tidsmæssigt flad måling baseret kvanteberegning", arXiv: 2212.03668, (2022).

Ovenstående citater er fra SAO/NASA ADS (sidst opdateret 2023-06-12 23:53:38). 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 2023-06-12 23:53:37).

Tidsstempel:

Mere fra Quantum Journal