Σχέδια αναδυόμενης κβαντικής κατάστασης και διμοναδικότητα στη δυναμική διπλής μονάδας κυκλώματος Intelligence δεδομένων PlatoBlockchain. Κάθετη αναζήτηση. Ολα συμπεριλαμβάνονται.

Σχέδια αναδυόμενης κβαντικής κατάστασης και διμονάδα στη δυναμική κυκλωμάτων διπλής μονάδας

Χρονική σήμανση: 15 Ιουνίου 2022 7:13 π.μ.

Pieter W. Claeys1,2 και Austen Lamacraft2

1Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems, 01187 Δρέσδη, Γερμανία
2TCM Group, Cavendish Laboratory, University of Cambridge, Cambridge CB3 0HE, UK

Βρείτε αυτό το άρθρο ενδιαφέρουσα ή θέλετε να συζητήσετε; Scite ή αφήστε ένα σχόλιο για το SciRate.

Περίληψη

Πρόσφατες εργασίες διερεύνησαν την εμφάνιση ενός νέου είδους συμπεριφοράς τυχαίας μήτρας σε ενιαία δυναμική μετά από ένα κβαντικό σβήσιμο. Ξεκινώντας από μια κατάσταση που εξελίχθηκε στο χρόνο, ένα σύνολο καθαρών καταστάσεων που υποστηρίζεται σε ένα μικρό υποσύστημα μπορεί να δημιουργηθεί εκτελώντας προβολικές μετρήσεις στο υπόλοιπο σύστημα, οδηγώντας σε ένα $textit{projected ensemble}$. Σε χαοτικά κβαντικά συστήματα εικάστηκε ότι τέτοια προβαλλόμενα σύνολα γίνονται δυσδιάκριτα από το ομοιόμορφο τυχαίο σύνολο Haar και οδηγούν σε ένα σχέδιο $textit{κβαντικής κατάστασης}$. Τα ακριβή αποτελέσματα παρουσιάστηκαν πρόσφατα από τους Ho and Choi [Φυσ. Αναθ. Lett. 128, 060601 (2022)] για το κλωτσιασμένο μοντέλο Ising στο αυτοδιπλό σημείο. Παρέχουμε μια εναλλακτική κατασκευή που μπορεί να επεκταθεί σε γενικά χαοτικά κυκλώματα διπλής μονάδας με επιλύσιμες αρχικές καταστάσεις και μετρήσεις, υπογραμμίζοντας τον ρόλο της υποκείμενης διπλής μονάδας και δείχνοντας περαιτέρω πώς τα μοντέλα κυκλωμάτων διπλής μονάδας παρουσιάζουν ακριβή επιλυτότητα και συμπεριφορά τυχαίας μήτρας. Βασιζόμενοι σε αποτελέσματα από διμοναδικές συνδέσεις, δείχνουμε πόσο πολύπλοκοι πίνακες Hadamard και μοναδιαίες βάσεις σφαλμάτων οδηγούν και οι δύο σε επιλύσιμα σχήματα μέτρησης.

Επιλεγμένη εικόνα: Σχηματική απεικόνιση ενός κβαντικού κυκλώματος για το οποίο οι μετρήσεις στο παρατηρούμενο υποσύστημα Β επιστρέφουν τυχαίες καταστάσεις στο μη παρατηρούμενο υποσύστημα Α.

Δημοφιλή περίληψη

Πρόσφατες επιδείξεις κβαντικής υπεροχής βασίστηκαν στην προετοιμασία τυχαίων κβαντικών καταστάσεων. Σε αυτά τα πειράματα η τυχαιότητα εισήχθη επιλέγοντας πειραματικές παραμέτρους χρησιμοποιώντας συνηθισμένες (ψευδο-) γεννήτριες τυχαίων αριθμών. Πρόσφατα, προτάθηκε μια εναλλακτική προσέγγιση: με τη μέτρηση ενός μέρους ενός μεγάλου κβαντικού συστήματος, η αβεβαιότητα που είναι εγγενής στην ίδια τη διαδικασία κβαντικής μέτρησης θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία μιας τυχαίας κβαντικής κατάστασης στο μη παρατηρούμενο μέρος του συστήματος.

Για να λειτουργήσει αυτή η προσέγγιση το κράτος πρέπει να έχει υψηλό βαθμό εμπλοκής μεταξύ των δύο υποσυστημάτων. Από την άλλη πλευρά, οι εφικτές πειραματικές πραγματοποιήσεις πρέπει να είναι τοπικές: σχηματίζονται από πράξεις σε γειτονικά qubits, για παράδειγμα. Σε αυτό το άρθρο δείχνουμε ότι μια οικογένεια κβαντικών κυκλωμάτων που εισήχθη πρόσφατα από πύλες διπλής μονάδας παρέχει ακριβώς τα απαραίτητα συστατικά για τη δημιουργία αυθαίρετα τυχαίων κβαντικών καταστάσεων με τη μέθοδο των μερικών μετρήσεων. Εκτός από πιθανές εφαρμογές για τη συγκριτική αξιολόγηση κβαντικών υπολογιστών, τα αποτελέσματά μας παρέχουν μια λεπτομερή εικόνα των κβαντικών χαοτικών ιδιοτήτων των κυματοσυναρτήσεων ενός εκτεταμένου συστήματος.

► Δεδομένα BibTeX

► Αναφορές

[1] L. D'Alessio, Y. Kafri, A. Polkovnikov, and 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] Μ. Akila, D. Waltner, B. Gutkin, and T. Guhr, J. Phys. Α: Μαθηματικά. Θεωρ. 49, 375101 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​49/​37/​375101

[5] B. Bertini, P. Kos, and T. Prosen, Phys. Αναθ. Lett. 121, 264101 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.264101

[6] B. Bertini, P. Kos, and T. Prosen, Phys. Αναθ. Χ 9, 021033 (2019a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.021033

[7] S. Gopalakrishnan and A. Lamacraft, Phys. Αναθ. Β 100, 064309 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.100.064309

[8] B. Bertini, P. Kos, and T. Prosen, Phys. Αναθ. Lett. 123, 210601 (2019β).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.210601

[9] SA Μάλλον, S. Aravinda, and A. Lakshminarayan, Phys. Αναθ. Lett. 125, 070501 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.070501

[10] B. Gutkin, P. Braun, M. Akila, D. Waltner, and T. Guhr, Phys. Αναθ. Β 102, 174307 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.102.174307

[11] S. Aravinda, SA Μάλλον, και A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Research 3, 043034 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043034

[12] PW Claeys and A. Lamacraft, Phys. Αναθ. 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 and I. Nechita, arXiv:2112.11123 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / ac7017
arXiv: 2112.11123v1

[15] M. Borsi and B. Pozsgay, arXiv:2201.07768 (2022).
arXiv: 2201.07768

[16] PW Claeys and A. Lamacraft, Phys. Rev. Research 2, 033032 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.033032

[17] B. Bertini και L. Piroli, Phys. Αναθ. Β 102, 064305 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.102.064305

[18] R. Suzuki, K. Mitarai και K. Fujii, Quantum 6, 631 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-01-24-631

[19] L. Piroli, B. Bertini, JI Cirac, and T. Prosen, Phys. Αναθ. Β 101, 094304 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.101.094304

[20] B. Jonnadula, P. Mandayam, K. Życzkowski, and A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Research 2, 043126 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.043126

[21] I. Reid and B. Bertini, Phys. Αναθ. Β 104, 014301 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.104.014301

[22] P. Kos, B. Bertini, and T. Prosen, Phys. Αναθ. Χ 11, 011022 (2021a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011022

[23] Α. Lerose, Μ. Sonner, and DA Abanin, Phys. Απ. Χ 11, 021040 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021040

[24] G. Giudice, G. Giudici, M. Sonner, J. Thoenniss, A. Lerose, DA Abanin, and L. Piroli, Phys. Αναθ. Lett. 128, 220401 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.220401

[25] A. Lerose, M. Sonner και DA Abanin, arXiv:2201.04150 (2022).
arXiv: 2201.04150

[26] A. Zabalo, M. Gullans, J. Wilson, R. Vasseur, A. Ludwig, S. Gopalakrishnan, DA Huse, and J. Pixley, Phys. Αναθ. 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 και M. Foss-Feig, arXiv:2105.09324 (2021).
arXiv: 2105.09324

[28] X. Mi, P. Roushan, C. Quintana, S. Mandra, 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, and Y. Chen, Science (2021), 10.1126/​science.abg5029.
https://doi.org/ 10.1126/science.abg5029

[29] B. Bertini, P. Kos, and T. Prosen, Commun. Μαθηματικά. Phys. 387, 597 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-021-04139-2

[30] P. Kos, B. Bertini, and T. Prosen, Phys. Αναθ. Lett. 126, 190601 (2021b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.190601

[31] F. Fritzsch and T. Prosen, Phys. Ε 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, and 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, and M. Endres, arXiv:2103.03535 (2021).
arXiv: 2103.03535

[34] WW Ho and S. Choi, Phys. Αναθ. Lett. 128, 060601 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.060601

[35] D. Gross, Κ. Audenaert, and J. Eisert, J. Math. Phys. 48, 052104 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2716992

[36] A. Ambainis and J. Emerson, στο Twenty-Second Annual IEEE Conference on Computational Complexity (CCC'07) (2007) σελ. 129–140, iSSN: 1093-0159.
https: / / doi.org/ 10.1109 / CCC.2007.26

[37] DA Roberts and B. Yoshida, J. High Energ. Phys. 2017, 121 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP04 (2017) 121

[38] H. Wilming and I. Roth, arXiv:2202.01669 (2022).
arXiv: 2202.01669

[39] DJ Reutter και J. Vicary, Higher Structures 3, 109 (2019).
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.1609.07775

[40] Α. Chandran and CR Laumann, Phys. Εθ. Β 92, 024301 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.92.024301

[41] Α. Nahum, J. Ruhman, S. Vijay, and J. Haah, Phys. Απ. Χ 7, 031016 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.031016

[42] V. Khemani, Α. Vishwanath, and DA Huse, Phys. Απ. Χ 8, 031057 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031057

[43] C. von Keyserlingk, T. Rakovszky, F. Pollmann, and S. Sondhi, Phys. Απ. Χ 8, 021013 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021013

[44] Α. Nahum, S. Vijay, and J. Haah, Phys. Απ. Χ 8, 021014 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021014

[45] Α. Chan, Α. De Luca, and J. Chalker, Phys. Απ. Χ 8, 041019 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.041019

[46] T. Rakovszky, F. Pollmann, and C. von Keyserlingk, Phys. Απ. Χ 8, 031058 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031058

[47] T. Rakovszky, F. Pollmann, and C. von Keyserlingk, Phys. Αναθ. Lett. 122, 250602 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.250602

[48] T. Zhou and A. Nahum, Phys. Αναθ. Χ 10, 031066 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.031066

[49] S. Garratt and J. Chalker, Phys. Απ. Χ 11, 021051 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021051

[50] J. Bensa and M. Žnidarič, Phys. Απ. Χ 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, and 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] Β. Collins, Int. Μαθηματικά. Res. Δεν. 2003, 953 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S107379280320917X

[55] B. Collins and P. Śniady, Commun. Μαθηματικά. Phys. 264, 773 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1554-3

[56] B. Bertini, P. Kos, and 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, Μη δυαδικές ενιαίες βάσεις σφαλμάτων και κβαντικοί κώδικες, Τεχν. Rep. LA-UR-96-2717 (Los Alamos National Lab. (LANL), Los Alamos, NM (Ηνωμένες Πολιτείες), 1996).
https: / / doi.org/ 10.2172 / 373768

[59] P. Shor, in Proceedings of 37th Conference on Foundations of Computer Science (1996) σελ. 56–65, iSSN: 0272-5428.
https: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.1996.548464

[60] RF Werner, J. Phys. Α: Μαθηματικά. Gen. 34, 7081 (2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​332

[61] J. Hauschild and F. Pollmann, SciPost Phys. Lect. Σημειώσεις , 005 (2018).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhysLectNotes.5

[62] Y. Li, X. Chen, and MPA Fisher, Phys. Απ. Β 98, 205136 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.98.205136

[63] B. Skinner, J. Ruhman, and A. Nahum, Phys. Απ. Χ 9, 031009 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.031009

[64] Α. Chan, RM Nandkishore, Μ. Pretko, and G. Smith, Phys. Ευρ. Β 99, 224307 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.99.224307

[65] MJ Gullans και DA Huse, Phys. Αναθ. Χ 10, 041020 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.041020

[66] M. Ippoliti and WW Ho, arXiv:2204.13657 (2022).
arXiv: 2204.13657

Αναφέρεται από

[1] Matteo Ippoliti και Wen Wei Ho, «Δυναμικός καθαρισμός και η εμφάνιση σχεδίων κβαντικής κατάστασης από το προβαλλόμενο σύνολο», arXiv: 2204.13657.

[2] Suhail Ahmad Rather, S. Aravinda και Arul Lakshminarayan, «Κατασκευή και τοπική ισοδυναμία τελεστών διπλής μονάδας: από δυναμικούς χάρτες έως κβαντικούς συνδυαστικούς σχεδιασμούς». arXiv: 2205.08842.

Οι παραπάνω αναφορές είναι από SAO / NASA ADS (τελευταία ενημέρωση επιτυχώς 2022-07-16 14:31:19). Η λίστα μπορεί να είναι ελλιπής, καθώς δεν παρέχουν όλοι οι εκδότες τα κατάλληλα και πλήρη στοιχεία αναφοράς.

On Η υπηρεσία παραπομπής του Crossref δεν βρέθηκαν δεδομένα σχετικά με την αναφορά έργων (τελευταία προσπάθεια 2022-07-16 14:31:18).

Αυτό το Βιβλίο δημοσιεύεται στο Quantum στο πλαίσιο του Creative Commons Attribution 4.0 Διεθνής (CC BY 4.0) άδεια. Τα πνευματικά δικαιώματα παραμένουν στους κατόχους των πρωτότυπων δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας όπως οι δημιουργοί ή τα ιδρύματά τους

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Quantum Journal