Von der Vielteilchen- zur Vielzeitphysik mit Gregory AL White

Ein interessanter Vortrag über Quantenkorrelationen und ihre Beziehung zum Quantencomputing.

Abstract:

Zeitliche Quantenkorrelationen haben eine überraschend ähnliche Struktur wie räumliche Quantenkorrelationen, die formal über den Choi-Jamiolkowski-Isomorphismus zusammenhängen. Infolgedessen sind Mehrzeitprozesse mit dem gleichen Reichtum wie die Vielteilchenphysik ausgestattet, einschließlich zeitlicher Verschränkung und wohldefinierter kausaler Strukturen. Wir nennen dies „Vielzeit-Physik“ und zeigen, wie es natürlich im Zusammenhang mit verrauschter Quantendynamik von Geräten und allgemeineren nicht-Markovschen offenen Quantensystemen entsteht. Wir entwickeln eine Familie von Werkzeugen für den Zugriff auf Vielfachphysik auf Quanteninformationsprozessoren, die dann auf IBM Quantum-Geräten demonstriert werden. Wir untersuchen die Struktur zeitlicher Korrelationen und zeigen, wie sie manipuliert werden können, um entweder einen komplexeren Prozess zu erzeugen oder Rauschen in einem Gerät zu entfernen. Zunächst betrachten wir kurzreichweitige mikroskopische Eigenschaften, wie echte Mehrzeitverschränkung und Schätzer für nicht-Markovsches Gedächtnis. Dann, indem wir die klassische Schattentomographie an den zeitlichen Bereich anpassen, greifen wir auf makroskopische Prozessmerkmale wie langreichweitige Korrelationen und eine Tensornetzwerkdarstellung eines 20-stufigen Prozesses zu. Wir zeigen, dass wir unser Modell validieren können, indem wir die Ergebnisse von Mid-Circuit-Messungen für zufällige Schaltungssequenzen genau vorhersagen. Unsere Techniken sind für generische quantenstochastische dynamische Prozesse relevant, mit einem Anwendungsbereich, der sich über die Physik der kondensierten Materie, die Quantenbiologie und die eingehende Diagnose von Quantengeräten der NISQ-Ära erstreckt.

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