Uusia kvanttitilasuunnitelmia ja kaksiosaisuutta kaksoisyksikköpiiridynamiikassa PlatoBlockchain Data Intelligence. Pystysuuntainen haku. Ai.

Kehittyvät kvanttitilasuunnittelut ja biunitaarisuus kaksoisyksikköpiirin dynamiikassa

Aikaleima: 15. kesäkuuta 2022 7

Pieter W. Claeys1,2 ja Austen Lamacraft2

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

Onko tämä artikkeli mielenkiintoinen vai haluatko keskustella? Scite tai jätä kommentti SciRate.

Abstrakti

Viimeaikaiset työt ovat tutkineet uudenlaisen satunnaismatriisikäyttäytymisen syntymistä unitaarisessa dynamiikassa kvanttisammennusta seuranneessa. Ajan myötä kehittyneestä tilasta alkaen voidaan muodostaa pienessä alijärjestelmässä tuettu puhtaiden tilojen ryhmä suorittamalla projektiivisia mittauksia järjestelmän loppuosaan, jolloin saadaan $textit{projected ensemble}$. Kaoottisissa kvanttijärjestelmissä arveltiin, että tällaisista projisoiduista ryhmistä tulee mahdottomia erottaa yhtenäisestä Haar-satunnaisesta kokonaisuudesta ja ne johtavat $textit{quantum state design}$. Tarkat tulokset esittelivät äskettäin Ho ja Choi [Phys. Rev. Lett. 128, 060601 (2022)] potkitulle Ising-mallille kaksoispisteessä. Tarjoamme vaihtoehtoisen rakenteen, joka voidaan laajentaa yleisiin kaoottisiin kaksoisyksikköpiireihin, joissa on ratkaistavissa olevat alkutilat ja mittaukset, korostaen taustalla olevan kaksoisyksikön roolia ja osoittaen edelleen, kuinka kaksoisyksikköpiirimallit osoittavat sekä tarkan ratkaistavuuden että satunnaismatriisin käyttäytymisen. Biunitaaristen yhteyksien tulosten pohjalta näytämme kuinka monimutkaiset Hadamard-matriisit ja unitaariset virhekannat johtavat ratkaistaviin mittausmenetelmiin.

Suositeltu kuva: Kaaviokuva kvanttipiiristä, jolle havaitun osajärjestelmän B mittaukset palauttavat satunnaisia ​​tiloja havainnoimattomalle osajärjestelmälle A.

Suosittu yhteenveto

Viimeaikaiset kvanttiylivallan osoitukset ovat perustuneet satunnaisten kvanttitilojen valmisteluun. Näissä kokeissa satunnaisuus otettiin käyttöön valitsemalla kokeelliset parametrit tavallisilla (pseudo)satunnaislukugeneraattoreilla. Äskettäin ehdotettiin vaihtoehtoista lähestymistapaa: mittaamalla osa suuresta kvanttijärjestelmästä itse kvanttimittausprosessiin kuuluvalla epävarmuudella voitaisiin luoda satunnainen kvanttitila järjestelmän havainnoimattomassa osassa.

Jotta tämä lähestymistapa toimisi, valtiolla on oltava korkea kietoutuminen näiden kahden alajärjestelmän välillä. Toisaalta toteutettavissa olevien kokeellisten toteutusten tulee olla paikallisia: ne muodostuvat esimerkiksi naapurikubittien operaatioista. Tässä artikkelissa osoitamme, että äskettäin esitelty perhe kvanttipiirejä, jotka on valmistettu kahdesta yhtenäisestä portista, tarjoaa täsmälleen tarvittavat ainekset mielivaltaisen satunnaisten kvanttitilojen rakentamiseen osittaisten mittausten menetelmällä. Kvanttitietokoneiden benchmarkingin mahdollisten sovellusten lisäksi tuloksemme tarjoavat yksityiskohtaisen kuvan laajennetun järjestelmän aaltofunktioiden kvanttikaoottisista ominaisuuksista.

► BibTeX-tiedot

► Viitteet

[1] L. D'Alessio, Y. Kafri, A. Polkovnikov ja 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, Voi. 54 (Springer Berlin Heidelberg, Berliini, Heidelberg, 2010).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-05428-0

[4] M. Akila, D. Waltner, B. Gutkin ja T. Guhr, J. Phys. V: Matematiikka. Theor. 49, 375101 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​49/​37/​375101

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

[50] J. Bensa ja M. Žnidarič, Phys. Rev. X 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 ja 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] B. Collins, Int. Matematiikka. Res. Ei. 2003, 953 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S107379280320917X

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

[56] B. Bertini, P. Kos ja 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, Ei-binaariset unitaariset virhekannat ja kvanttikoodit, Tech. Rep. LA-UR-96-2717 (Los Alamos National Lab. (LANL), Los Alamos, NM (Yhdysvallat), 1996).
https: / / doi.org/ 10.2172 / +373768

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

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

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

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

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

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

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

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

Viitattu

[1] Matteo Ippoliti ja Wen Wei Ho, "Dynaaminen puhdistus ja kvanttitilasuunnitelmien synty projisoidusta kokonaisuudesta", arXiv: 2204.13657.

[2] Suhail Ahmad Rather, S. Aravinda ja Arul Lakshminarayan, "Kaksoisyksikköoperaattoreiden rakentaminen ja paikallinen vastaavuus: dynaamisista kartoista kvanttikombinatorisiin malleihin", arXiv: 2205.08842.

Yllä olevat sitaatit ovat peräisin SAO: n ja NASA: n mainokset (viimeksi päivitetty onnistuneesti 2022-07-16 14:31:19). Lista voi olla puutteellinen, koska kaikki julkaisijat eivät tarjoa sopivia ja täydellisiä viittaustietoja.

On Crossrefin siteerattu palvelu tietoja teosten viittaamisesta ei löytynyt (viimeinen yritys 2022-07-16 14:31:18).

Tämä kirja on julkaistu Quantum - lehdessä Creative Commons Nimeäminen 4.0 Kansainvälinen (CC BY 4.0) lisenssin. Tekijänoikeudet säilyvät alkuperäisillä tekijänoikeuksien haltijoilla, kuten tekijöillä tai heidän instituutioillaan.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Quantum Journal