Quantenzustandsvorbereitung durch technisches Ancilla-Reset

Quantenzustandsvorbereitung durch technisches Ancilla-Reset

Zeitstempel: 27. März 2024, 8:51 Uhr
Quantenzustandsvorbereitung durch technisches Ancilla-Reset von PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikale Suche. Ai.

Daniel Alcalde Puente1,2, Felix Motzoi1, Tommaso Calarco1,2,3, Giovanna Morigi4 und Matteo Rizzi1,2

1Forschungszentrum Jülich, Institut für Quantenkontrolle, Peter Grünberg Institut (PGI-8), 52425 Jülich, Deutschland
2Institut für Theoretische Physik, Universität zu Köln, 50937 Köln, Deutschland
3Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universitá di Bologna, 40127 Bologna, Italien
4Theoretische Physik, Fachbereich Physik, Universität des Saarlandes, 66123 Saarbrücken, Deutschland

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Abstrakt

In dieser theoretischen Untersuchung untersuchen wir die Wirksamkeit eines Protokolls, das periodische Quantenrücksetzungen zur Vorbereitung von Grundzuständen frustrationsfreier Eltern-Hamiltonoperatoren beinhaltet. Dieses Protokoll verwendet einen steuernden Hamilton-Operator, der eine lokale Kopplung zwischen dem System und zusätzlichen Freiheitsgraden ermöglicht. In regelmäßigen Abständen wird das Nebensystem in seinen Ausgangszustand zurückgesetzt. Für unendlich kurze Rücksetzzeiten kann die Dynamik durch einen Lindbladian angenähert werden, dessen stationärer Zustand der Zielzustand ist. Bei endlichen Rücksetzzeiten verwickeln sich die Spin-Kette und die Ancilla jedoch zwischen den Rücksetzvorgängen. Zur Evaluierung des Protokolls verwenden wir Matrixproduktzustandssimulationen und Quantentrajektorientechniken, wobei der Schwerpunkt auf der Vorbereitung des Spin-1-Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki-Zustands liegt. Unsere Analyse berücksichtigt Konvergenzzeit, Wiedergabetreue und Energieentwicklung bei verschiedenen Reset-Intervallen. Unsere numerischen Ergebnisse zeigen, dass die Verschränkung des Ancilla-Systems für eine schnellere Konvergenz wesentlich ist. Insbesondere gibt es eine optimale Rücksetzzeit, zu der das Protokoll die beste Leistung erbringt. Mithilfe einer einfachen Näherung geben wir Einblicke in die optimale Auswahl der Mapping-Operatoren, die während des Reset-Vorgangs auf das System angewendet werden. Darüber hinaus zeigt das Protokoll eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit gegenüber kleinen Abweichungen in der Rücksetzzeit und Dephasierungsrauschen. Unsere Studie legt nahe, dass stroboskopische Karten mit Quanten-Reset Vorteile gegenüber alternativen Methoden wie Quantenreservoir-Engineering und Quantenzustandssteuerungsprotokollen bieten könnten, die auf der Markovschen Dynamik basieren.

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