Diseños de estados cuánticos emergentes y biunitaridad en dinámicas de circuitos duales unitarios PlatoBlockchain Data Intelligence. Búsqueda vertical. Ai.

Diseños de estados cuánticos emergentes y biunitaridad en dinámica de circuitos duales unitarios

Marca de tiempo: 15 de junio de 2022 7:13 a.m.

pieter w.claeys1,2 y austen lamacraft2

1Instituto Max Planck para la Física de Sistemas Complejos, 01187 Dresden, Alemania
2Grupo TCM, Laboratorio Cavendish, Universidad de Cambridge, Cambridge CB3 0HE, Reino Unido

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Resumen

Trabajos recientes han investigado la aparición de un nuevo tipo de comportamiento de matriz aleatoria en dinámica unitaria después de una extinción cuántica. A partir de un estado de evolución temporal, se puede generar un conjunto de estados puros soportados en un pequeño subsistema realizando mediciones proyectivas en el resto del sistema, lo que lleva a un $textit{conjunto proyectado}$. En los sistemas cuánticos caóticos, se conjeturó que dichos conjuntos proyectados se vuelven indistinguibles del conjunto aleatorio uniforme de Haar y conducen a un $textit{diseño de estado cuántico}$. Los resultados exactos fueron presentados recientemente por Ho y Choi [Phys. Rev. Lett. 128, 060601 (2022)] para el modelo Ising pateado en el punto autodual. Brindamos una construcción alternativa que se puede extender a circuitos unitarios duales caóticos generales con estados y medidas iniciales solucionables, destacando el papel de la unitaridad dual subyacente y mostrando cómo los modelos de circuitos unitarios duales exhiben tanto una resolución exacta como un comportamiento de matriz aleatoria. Sobre la base de los resultados de las conexiones biunitarias, mostramos cómo las matrices complejas de Hadamard y las bases de error unitario conducen a esquemas de medición solucionables.

Imagen destacada: Ilustración esquemática de un circuito cuántico para el cual las mediciones en el subsistema B observado arrojan estados aleatorios en el subsistema A no observado.

Resumen popular

Las demostraciones recientes de supremacía cuántica se han basado en la preparación de estados cuánticos aleatorios. En estos experimentos, la aleatoriedad se introdujo eligiendo parámetros experimentales usando generadores de números aleatorios (pseudo-) ordinarios. Recientemente, se sugirió un enfoque alternativo: al medir una parte de un gran sistema cuántico, la incertidumbre inherente al propio proceso de medición cuántica podría usarse para generar un estado cuántico aleatorio en la parte no observada del sistema.

Para que este enfoque funcione, el estado debe tener un alto grado de entrelazamiento entre los dos subsistemas. Por otro lado, las realizaciones experimentales factibles deben ser locales: formadas por operaciones en qubits vecinos, por ejemplo. En este artículo mostramos que una familia recientemente introducida de circuitos cuánticos hechos de puertas unitarias duales proporciona precisamente los ingredientes necesarios para construir estados cuánticos arbitrariamente aleatorios mediante el método de mediciones parciales. Además de las aplicaciones potenciales para la evaluación comparativa de las computadoras cuánticas, nuestros resultados proporcionan una vista detallada de las propiedades cuánticas caóticas de las funciones de onda de un sistema extendido.

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► referencias

[ 1 ] L. D'Alessio, Y. Kafri, A. Polkovnikov y M. Rigol, Adv. física 65, 239 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2016.1198134

[ 2 ] H.-J. Stöckmann, Caos cuántico: una introducción (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, Berlín, Heidelberg, 2010).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-05428-0

[ 4 ] M. Akila, D. Waltner, B. Gutkin y T. Guhr, J. Phys. R: Matemáticas. teor. 49, 375101 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​49/​37/​375101

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

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

[ 7 ] S. Gopalakrishnan y A. Lamacraft, Phys. Rev. B 100, 064309 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.100.064309

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

[ 9 ] SA Más bien, S. Aravinda y 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 y T. Guhr, Phys. Rev. B 102, 174307 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.102.174307

[ 11 ] S. Aravinda, SA Más bien, y A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Investigación 3, 043034 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043034

[ 12 ] PW Claeys y A. Lamacraft, Phys. Rev. Lett. 126, 100603 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.100603

[ 13 ] T. Prosen, Caos 31, 093101 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0056970

[ 14 ] S. Singh e I. Nechita, arXiv:2112.11123 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / ac7017
arXiv: 2112.11123v1

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

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

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

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

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

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

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

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

[ 23 ] A. Lerose, M. Sonner y 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 y L. Piroli, Phys. Rev. Lett. 128, 220401 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.220401

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

[ 26 ] A. Zabalo, M. Gullans, J. Wilson, R. Vasseur, A. Ludwig, S. Gopalakrishnan, DA Huse y 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 y 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 e Y. Chen, Science (2021), 10.1126/​science.abg5029.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.abg5029

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

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

[ 31 ] F. Fritzsch y 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. Hernández, J. Choi, AL Shaw, M. Endres y 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 y M. Endres, arXiv:2103.03535 (2021).
arXiv: 2103.03535

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

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

[ 36 ] A. Ambainis y J. Emerson, en la Vigésima Segunda Conferencia Anual del IEEE sobre Complejidad Computacional (CCC'07) (2007) págs. 129–140, ISSN: 1093-0159.
https: / / doi.org/ 10.1109 / CCC.2007.26

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

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

[ 39 ] DJ Reutter y J. Vicary, Estructuras superiores 3, 109 (2019).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1609.07775

[ 40 ] A. Chandran y CR Laumann, Phys. Rev. B 92, 024301 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.92.024301

[ 41 ] A. Nahum, J. Ruhman, S. Vijay y J. Haah, Phys. Rev. X 7, 031016 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.031016

[ 42 ] V. Khemani, A. Vishwanath y DA Huse, Phys. Rev. X 8, 031057 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031057

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

[ 44 ] A. Nahum, S. Vijay y J. Haah, Phys. Rev. X 8, 021014 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021014

[ 45 ] A. Chan, A. De Luca y J. Chalker, Phys. Rev. X 8, 041019 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.041019

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

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

[ 48 ] T. Zhou y A. Nahum, Phys. Rev. X 10, 031066 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.031066

[ 49 ] S. Garratt y J. Chalker, Phys. Rev. X 11, 021051 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021051

[ 50 ] J. Bensa y M. Žnidarič, Phys. Rev. X 11, 031019 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.031019

[ 51 ] R. Orús, Ann. física 349, 117 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2014.06.013

[ 52 ] B. Bertini, P. Kos y T. Prosen, SciPost Phys. 8, 067 (2020a).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.8.4.067

[ 53 ] D. Weingarten, J. Matemáticas. física 19, 999 (1978).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.523807

[ 54 ] B. Collins, Int. Matemáticas. Res. No. 2003, 953 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S107379280320917X

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

[ 56 ] B. Bertini, P. Kos y 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, Bases de errores unitarios no binarios y códigos cuánticos, Tech. Rep. LA-UR-96-2717 (Los Alamos National Lab. (LANL), Los Alamos, NM (Estados Unidos), 1996).
https: / / doi.org/ 10.2172 / 373768

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

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

[ 61 ] J. Hauschild y F. Pollmann, SciPost Phys. lect. Notas, 005 (2018).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhysLectNotes.5

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

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

[ 64 ] A. Chan, RM Nandkishore, M. Pretko y G. Smith, Phys. Rev. B 99, 224307 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.99.224307

[ 65 ] MJ Gullans y DA Huse, Phys. Rev. X 10, 041020 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.041020

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

Citado por

[1] Matteo Ippoliti y Wen Wei Ho, “Purificación dinámica y el surgimiento de diseños de estados cuánticos a partir del conjunto proyectado”, arXiv: 2204.13657.

[2] Suhail Ahmad Rather, S. Aravinda y Arul Lakshminarayan, “Construcción y equivalencia local de operadores unitarios duales: de mapas dinámicos a diseños combinatorios cuánticos”, arXiv: 2205.08842.

Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2022-07-16 14:31:19). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.

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