Quantum State Preparation Via Engineered Ancilla Resetting

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Quantum state preparation via engineered ancilla resetting PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Daniel Alcalde Puente^1,2, Felix Motzoi¹, Tommaso Calarco^1,2,3, Giovanna Morigi⁴ja Matteo Rizzi^1,2

¹Forschungszentrum Jülich, Kvantkontrolli instituut, Peter Grünbergi Instituut (PGI-8), 52425 Jülich, Saksamaa
²Kölni Ülikooli teoreetilise füüsika instituut, 50937 Köln, Saksamaa
³Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universitá di Bologna, 40127 Bologna, Itaalia
⁴Teoreetiline füüsika, Saarimaa ülikooli füüsikaosakond, 66123 Saarbrücken, Saksamaa

Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.

Abstraktne

Selles teoreetilises uurimises uurime perioodilist kvantlähtestamist sisaldava protokolli tõhusust, et valmistada ette frustratsioonivabade vanemate Hamiltonlaste põhiseisundeid. See protokoll kasutab Hamiltoni juhtimissüsteemi, mis võimaldab süsteemi ja täiendavate vabadusastmete vahel lokaalset sidumist. Perioodiliste ajavahemike järel lähtestatakse abisüsteem algolekusse. Lõpmatult lühikeste lähtestamisaegade puhul saab dünaamikat ligikaudselt hinnata Lindbladianiga, mille püsiseisund on sihtseisund. Piiratud lähtestamisaegade puhul aga takerduvad tsentrifuugimisahel ja lisaseade lähtestamistoimingute vahele. Protokolli hindamiseks kasutame maatriksi tooteoleku simulatsioone ja kvanttrajektoori tehnikaid, keskendudes spin-1 Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki oleku ettevalmistamisele. Meie analüüs võtab arvesse lähenemisaega, täpsust ja energia arengut erinevatel lähtestamisintervallidel. Meie arvulised tulemused näitavad, et abisüsteemide takerdumine on kiirema lähenemise jaoks hädavajalik. Eelkõige on olemas optimaalne lähtestamisaeg, mille jooksul protokoll töötab kõige paremini. Kasutades lihtsat lähendust, anname ülevaate sellest, kuidas lähtestamisprotseduuri ajal süsteemile rakendatavaid vastendusoperaatoreid optimaalselt valida. Lisaks näitab protokoll märkimisväärset vastupidavust lähtestamisaja väikeste kõrvalekallete ja faaside vähendamise müra suhtes. Meie uuring viitab sellele, et kvant lähtestamist kasutavad stroboskoopilised kaardid võivad pakkuda eeliseid alternatiivsete meetodite ees, nagu kvantreservuaaride projekteerimine ja kvantseisundi juhtimisprotokollid, mis tuginevad Markovi dünaamikale.

► BibTeX-i andmed

@article{Puente2024quantumstate, doi = {10.22331/q-2024-03-27-1299}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2024-03-27-1299}, title = {Kvantoleku ettevalmistamine konstrueeritud abi lähtestamise kaudu}, autor = {Puente, Daniel Alcalde ja Motzoi, Felix ja Calarco, Tommaso ja Morigi, Giovanna ja Rizzi, Matteo}, ajakiri = {{Kvant}}, issn = {2521-327X}, väljaandja = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, helitugevus = {8}, lehekülge = {1299}, kuu = märts, aasta = {2024} }

► Viited

[1] John Preskill. "Kvantarvuti NISQ ajastul ja pärast seda". Quantum 2, 79 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79

[2] Jens Eisert. "Võimsuse ja kvantahela keerukuse segamine". Physical Review Letters 127, 020501 (2021). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.127.020501.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.127.020501

[3] Tameem Albash ja Daniel A. Lidar. "Adiabaatiline kvantarvutus". Rev. Mod. Phys. 90, 015002 (2018).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.90.015002

[4] Pimonpan Sompet, Sarah Hirthe, Dominik Bourgund, Thomas Chalopin, Julian Bibo, Joannis Koepsell, Petar Bojović, Ruben Verresen, Frank Pollmann, Guillaume Salomon jt. "Sümmeetriaga kaitstud haldaanifaasi realiseerimine fermi-hubbardi redelites". LoodusLk 1–5 (2022). url: https:///doi.org/10.1038/s41586-022-04688-z.
https:///doi.org/10.1038/s41586-022-04688-z

[5] Zhi-Yuan Wei, Daniel Malz ja J. Ignacio Cirac. "Tensorvõrgu olekute tõhus adiabaatiline ettevalmistamine". Physical Review Research 5 (2023).
https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.5.l022037

[6] C. Schön, E. Solano, F. Verstraete, JI Cirac ja MM Wolf. "Põimunud mitmebitiste olekute järjestikune genereerimine". Phys. Rev. Lett. 95, 110503 (2005).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.110503

[7] Felix Motzoi, Michael P Kaicher ja Frank K Wilhelm. "Kvant-mitmekehaliste operaatorite lineaarsed ja logaritmilised ajakompositsioonid". Füüsilise ülevaate kirjad 119, 160503 (2017). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.119.160503.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.119.160503

[8] JF Poyatos, JI Cirac ja P. Zoller. "Kvantreservuaari projekteerimine laseriga jahutatud lõksu jäänud ioonidega". Phys. Rev. Lett. 77, 4728–4731 (1996).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.4728

[9] Susanne Pielawa, Giovanna Morigi, David Vitali ja Luiz Davidovich. "Einsteini-podolski-roseni põimunud kiirguse teke läbi aatomireservuaari". Phys. Rev. Lett. 98, 240401 (2007).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.240401

[10] S. Diehl, A. Micheli, A. Kantian, B. Kraus, HP Büchler ja P. Zoller. "Kvantseisundid ja faasid külmade aatomitega juhitavates avatud kvantsüsteemides". Nature Physics 4, 878–883 (2008).
https:///doi.org/10.1038/nphys1073

[11] Frank Verstraete, Michael M. Wolf ja J. Ignacio Cirac. "Kvantarvutus ja hajumisest juhitud kvantolekutehnoloogia". Nature Physics 5, 633–636 (2009).
https:///doi.org/10.1038/nphys1342

[12] SG Schirmer ja Xiaoting Wang. "Avatud kvantsüsteemide stabiliseerimine Markovi veehoidlate projekteerimise abil". Physical Review A 81, 062306 (2010).
https:///doi.org/10.1103/physreva.81.062306

[13] Giovanna Morigi, Jürgen Eschner, Cecilia Cormick, Yiheng Lin, Dietrich Leibfried ja David J. Wineland. "Pöörlemisahela dissipatiivne kvantkontroll". Phys. Rev. Lett. 115, 200502 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.200502

[14] Leo Zhou, Soonwon Choi ja Mihhail D Lukin. "Maatriksiprodukti olekute sümmeetriaga kaitstud dissipatiivne ettevalmistamine". Physical Review A 104, 032418 (2021). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.104.032418.
https:///doi.org/10.1103/physreva.104.032418

[15] Felix Motzoi, Eli Halperin, Xiaoting Wang, K Birgitta Whaley ja Sophie Schirmer. "Tagasilöögist juhitud, jõuline püsiseisundi pikamaa qubit-põimumine kadudega kanalite kaudu". Füüsiline ülevaade A 94, 032313 (2016). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.94.032313.
https:///doi.org/10.1103/physreva.94.032313

[16] Kevin C. Smith, Eleanor Crane, Nathan Wiebe ja SM Girvin. "Akti oleku deterministlik konstantse sügavusega ettevalmistamine kvantprotsessoris, kasutades termotuumasünteesi mõõtmisi". PRX Quantum 4 (2023).
https:///doi.org/10.1103/prxquantum.4.020315

[17] Nathanan Tantivasadakarn, Ryan Thorngren, Ashvin Vishwanath ja Ruben Verresen. "Kaugmaa takerdumine sümmeetriaga kaitstud topoloogiliste faaside mõõtmisest" (2021). url: https:///arxiv.org/abs/2112.01519.
arXiv: 2112.01519

[18] Clément Sayrin, Igor Dotsenko, Xingxing Zhou, Bruno Peaudecerf, Théo Rybarczyk, Sébastien Gleyzes, Pierre Rouchon, Mazyar Mirrahimi, Hadis Amini, Michel Brune jt. "Reaalajas kvanttagasiside valmistab ette ja stabiliseerib footonite arvu olekuid." Nature 477, 73–77 (2011). url: https:///doi.org/10.1038/nature10376.
https:///doi.org/10.1038/nature10376

[19] R Vijay, Chris Macklin, DH Slichter, SJ Weber, KW Murch, Ravi Naik, Alexander N Korotkov ja Irfan Siddiqi. "Rabi võnkumiste stabiliseerimine ülijuhtivas kubitis kvanttagasiside abil". Nature 490, 77–80 (2012). url: https:///doi.org/10.1038/nature11505.
https:///doi.org/10.1038/nature11505

[20] D Riste, M Dukalski, CA Watson, G De Lange, MJ Tiggelman, Ya M Blanter, Konrad W Lehnert, RN Schouten ja L DiCarlo. "Ülijuhtivate kubittide deterministlik põimumine paarsuse mõõtmise ja tagasiside abil". Nature 502, 350–354 (2013). url: https:///doi.org/10.1038/nature12513.
https:///doi.org/10.1038/nature12513

[21] Hideo Mabuchi. "Pidev kvantvea korrigeerimine kui klassikaline hübriidjuhtimine". New Journal of Physics 11, 105044 (2009). url: https:///doi.org/10.1088/1367-2630/11/10/105044.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/10/105044

[22] Joseph Kerckhoff, Hendra I Nurdin, Dmitri S Pavlichin ja Hideo Mabuchi. "Kvantmälude kujundamine sisseehitatud juhtimisega: fotoonilised ahelad autonoomse kvantvigade korrigeerimise jaoks". Physical Review Letters 105, 040502 (2010). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.105.040502.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.105.040502

[23] Leigh Martin, Felix Motzoi, Hanhan Li, Mohan Sarovar ja K Birgitta Whaley. "Kaugpõimumise deterministlik genereerimine aktiivse kvanttagasiside abil". Füüsiline ülevaade A 92, 062321 (2015). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.92.062321.
https:///doi.org/10.1103/physreva.92.062321

[24] Google Quantum AI. "Kvantvigade mahasurumine pinnakoodi loogilise qubiti skaleerimisega". Nature 614, 676–681 (2023). url: https:///doi.org/10.1038/s41586-022-05434-1.
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05434-1

[25] Daniel Burgarth ja Vittorio Giovannetti. "Vahendatud homogeniseerimine". Phys. Rev. A 76, 062307 (2007).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.76.062307

[26] Daniel Burgarth ja Vittorio Giovannetti. "Täielik kontroll lokaalselt indutseeritud lõõgastuse abil". Phys. Rev. Lett. 99, 100501 (2007).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.100501

[27] Anne Matthies, Mark Rudner, Achim Rosch ja Erez Berg. "Programmeeritav adiabaatiline demagnetiseerimine triviaalsete ja topoloogiliste ergastustega süsteemide jaoks" (2022). url: https:///arxiv.org/abs/2210.17256.
arXiv: 2210.17256

[28] Sthitadhi Roy, JT Chalker, IV Gornyi ja Yuval Gefen. "Kvantsüsteemide mõõtmisest põhjustatud juhtimine". Physical Review Research 2, 033347 (2020). url: https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.2.033347.
https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.2.033347

[29] Cristopher Moore ja Martin Nilsson. "Paralleelkvantarvutus ja kvantkoodid". SIAM ajakiri arvutite kohta 31, 799–815 (2001). url: https:///doi.org/10.1137/s0097539799355053.
https:///doi.org/10.1137/s0097539799355053

[30] Rodney Van Meter ja Kohei M Itoh. "Kiire kvantmodulaarne eksponentsiatsioon". Physical Review A 71, 052320 (2005). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.71.052320.
https:///doi.org/10.1103/physreva.71.052320

[31] Bhaskar Gaur, Edgard Muñoz-Coreas ja Himanshu Thapliyal. "Logaritmilise sügavuse kvant-ülekande-lookahead modulo (2n – 1) liitja". In Proceedings of the Great Lakes Symposium on VLSI 2023. Lk 125–130. (2023).
https:///doi.org/10.1145/3583781.3590205

[32] Kurt Jacobs, Xiaoting Wang ja Howard M Wiseman. "Koherentne tagasiside, mis ületab kõik mõõtmispõhised tagasisideprotokollid." New Journal of Physics 16, 073036 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/7/073036

[33] Ángel Rivas, Susana F Huelga ja Martin B Plenio. "Kvantevolutsioonide põimumine ja mittemarkovisus". Füüsilise ülevaate kirjad 105, 050403 (2010). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.105.050403.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.105.050403

[34] Ruben Verresen, Roderich Moessner ja Frank Pollmann. "Ühemõõtmelise sümmeetriaga kaitstud topoloogilised faasid ja nende üleminekud". Physical Review B 96, 165124 (2017). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.96.165124.
https:///doi.org/10.1103/physrevb.96.165124

[35] Frank Pollmann ja Ari M Turner. "Sümmeetriaga kaitstud topoloogiliste faaside tuvastamine ühes mõõtmes". Füüsiline ülevaade b 86, 125441 (2012). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.86.125441.
https:///doi.org/10.1103/physrevb.86.125441

[36] Gavin K Brennen ja Akimasa Miyake. "Mõõtmispõhine kvantarvuti kahekehalise Hamiltoni lünkliku põhiolekus". Füüsilise ülevaate kirjad 101, 010502 (2008). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.101.010502.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.101.010502

[37] P. Filipowicz, J. Javanainen ja P. Meystre. "Mikroskoopilise maseri teooria". Phys. Rev. A 34, 3077–3087 (1986).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.34.3077

[38] John J. Slosser ja Pierre Meystre. "Elektromagnetvälja puutuja ja kotangents olekud". Phys. Rev. A 41, 3867–3874 (1990).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.41.3867

[39] Hans-Jürgen Briegel ja Berthold-Georg Englert. "Maseri makroskoopiline dünaamika mitte-poissonilise süstimisstatistikaga". Phys. Rev. A 52, 2361–2375 (1995).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.52.2361

[40] Thomas Wellens, Andreas Buchleitner, Burkhard Kümmerer ja Hans Maassen. "Kvantseisundi ettevalmistamine asümptootilise täielikkuse kaudu". Phys. Rev. Lett. 85, 3361–3364 (2000).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.3361

[41] Susanne Pielawa, Luiz Davidovich, David Vitali ja Giovanna Morigi. "Fotonite aatomikvantreservuaaride projekteerimine". Phys. Rev. A 81, 043802 (2010).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.81.043802

[42] M Hartmann, D Poletti, M Ivanchenko, S Denisov ja P Hänggi. "Avatud kvantsüsteemide asümptootilised floketiseisundid: interaktsiooni roll". New Journal of Physics 19, 083011 (2017).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/aa7ceb

[43] M. Weidinger, BTH Varcoe, R. Heerlein ja H. Walther. "Püünisolekud mikromaseris". Phys. Rev. Lett. 82, 3795-3798 (1999).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.3795

[44] BTH Varcoe, S. Brattke, M. Weidinger ja H. Walther. "Kiirgusvälja puhaste footonite arvu olekute ettevalmistamine". Nature 403, 743–746 (2000).
https:///doi.org/10.1038/35001526

[45] G. Morigi, JI Cirac, M. Lewenstein ja P. Zoller. "Alusseisundi laserjahutus üle lamba-dicke piiri". Europhysics Letters 39, 13 (1997).
https:///doi.org/10.1209/epl/i1997-00306-3

[46] G. Morigi, JI Cirac, K. Ellinger ja P. Zoller. "Lüünis olevate aatomite laserjahutus põhiolekusse: tume olek positsiooniruumis". Phys. Rev. A 57, 2909–2914 (1998).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.57.2909

[47] Jean Dalibard, Yvan Castin ja Klaus Mølmer. "Lainefunktsiooni lähenemisviis kvantoptika dissipatiivsetele protsessidele". Phys. Rev. Lett. 68, 580–583 (1992).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.68.580

[48] R. Dum, P. Zoller ja H. Ritsch. "Spontaanse emissiooni aatomi põhivõrrandi Monte Carlo simulatsioon". Phys. Rev. A 45, 4879–4887 (1992).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.45.4879

[49] TS Cubitt, F. Verstraete, W. Dür ja JI Cirac. "Separeeritavaid olekuid saab kasutada takerdumise levitamiseks". Phys. Rev. Lett. 91, 037902 (2003).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.037902

[50] Édgar Roldán ja Shamik Gupta. "Tee-integraalne formalism stohhastiliseks lähtestamiseks: täpselt lahendatud näited ja otseteed piiramiseks". Phys. Rev. E 96, 022130 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevE.96.022130

[51] B. Mukherjee, K. Sengupta ja Satya N. Majumdar. "Kvantdünaamika koos stohhastilise lähtestamisega". Phys. Rev. B 98, 104309 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.98.104309

[52] R. Yin ja E. Barkai. "Taaskäivitamine kiirendab kvantkõnni tabamusaegu." Phys. Rev. Lett. 130, 050802 (2023).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.050802

[53] Jutho Haegeman, J Ignacio Cirac, Tobias J Osborne, Iztok Pižorn, Henri Verschelde ja Frank Verstraete. "Kvantvõrede ajast sõltuv variatsioonipõhimõte". Füüsilise ülevaate kirjad 107, 070601 (2011). url: https:///doi.org/10.1007/3-540-10579-4_20.
https://doi.org/10.1007/3-540-10579-4_20

[54] Andrew J. Daley. "Kvanttrajektoorid ja avatud paljude kehade kvantsüsteemid". Advances in Physics 63, 77–149 (2014).
https:///doi.org/10.1080/00018732.2014.933502

[55] Jülichi superarvutuskeskus. "Jureca: andmekesksed ja võimendusmoodulid, mis rakendavad modulaarset superarvuti arhitektuuri Jülichi superarvutuskeskuses". Suuremahuliste uurimisasutuste ajakiri 7, A182 (2021).
https:///doi.org/10.17815/jlsrf-7-182

[56] Artur Garcia-Saez, Valentin Murg ja Tzu-Chieh Wei. "Affleck-kennedy-lieb-tasaki hamiltonilaste spektraallüngad tensorvõrgu meetodeid kasutades". Physical Review B 88, 245118 (2013). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.88.245118.
https:///doi.org/10.1103/physrevb.88.245118

Viidatud

[1] Samuel Morales, Yuval Gefen, Igor Gornõi, Alex Zazunov ja Reinhold Egger, "Aktiivse tagasisidega juhitamatute kvantseisundite projekteerimine". Physical Review Research 6 1, 013244 (2024).

[2] Ruoyu Yin, Qingyuan Wang, Sabine Tornow ja Eli Barkai, "Restart uncertainty relation for monitored quantum dynamics" arXiv: 2401.01307, (2024).

[3] Anish Acharya ja Shamik Gupta, "Tihti siduv mudel, mille tingimuslik lähtestamine juhuslikel aegadel", Füüsiline ülevaade E 108 6, 064125 (2023).

[4] Sayan Roy, Christian Otto, Raphaël Menu ja Giovanna Morigi, "Kahe kubiidi vahelise takerdumise tõus ja langus mitte-Markovi vannis". Füüsiline ülevaade A 108 3, 032205 (2023).

[5] Lucas Marti, Refik Mansuroglu ja Michael J. Hartmann, "Fermiooniliste süsteemide tõhus kvantjahutusalgoritm", arXiv: 2403.14506, (2024).

Ülaltoodud tsitaadid on pärit SAO/NASA KUULUTUSED (viimati edukalt värskendatud 2024-03-28 00:54:20). Loend võib olla puudulik, kuna mitte kõik väljaandjad ei esita sobivaid ja täielikke viiteandmeid.

On Crossrefi viidatud teenus teoste viitamise andmeid ei leitud (viimane katse 2024-03-28 00:54:18).

See raamat on avaldatud Quantum all Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) litsents. Autoriõigus jääb algsetele autoriõiguste valdajatele, näiteks autoritele või nende institutsioonidele.

SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
Allikas: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-03-27-1299/

Ajatempel: Märtsil 27, 2024

Ajatempel: Oktoober 13, 2022

Kvantoleku ettevalmistamine konstrueeritud lisaseadmete lähtestamise kaudu

Taasavaldanud Platon

Abstraktne

► BibTeX-i andmed

► Viited

Viidatud

Veel alates Quantum Journal

Suure täpsusega Hamiltoni õpe delokaliseeritud kvantoleku evolutsioonide kaudu

Planar Honeycomb Code'i võrdlusuuringud

Termiliste vaatluste tugev ekstraheerimine oleku proovivõtust ja kvantarvutite reaalajas dünaamikast

Ekstreemse kvantsuse ortonormaalsed alused

Deterministlikult genereeritud fotoonilise graafiku olekutega võimaldatud kvantreiiterite jõudluse analüüs

Neuraalvõrkude kvantmeetodid ja rakendamine meditsiiniliste kujutiste klassifitseerimisel

EPR kvantifitseerimine: ühise põhjusega koosluste mitteklassikalisuse ressursiteooria

Loogilise tehisintellektiga kvantoptiliste katsete kavandamine

Meist

Vertikaalne otsing ja Ai

Platvorm

Püsi ühenduses

konto