Kaksoisyksikön hierarkkinen yleistys

Kaksoisyksikön hierarkkinen yleistys

Aikaleima: 20. helmikuuta 2024 9

Xie-Hang Yu, Zhiyuan Wang ja Pavel Kos

Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching, Saksa

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

Abstrakti

Kvanttidynamiikka paikallisten vuorovaikutusten kanssa hilamalleissa osoittaa rikasta fysiikkaa, mutta sitä on tunnetusti vaikea tutkia. Kaksoisyksikköpiirit mahdollistavat tarkat vastaukset mielenkiintoisiin fysikaalisiin kysymyksiin puhtaissa tai epäjärjestyneissä yksi- ja korkeampiulotteisissa kvanttijärjestelmissä. Tässä malliperheessä on kuitenkin joitain ei-universaalisia piirteitä, kuten katoavia korrelaatioita valokartion sisällä ja paikallisten havaintojen välitöntä lämpökäsittelyä. Tässä työssä ehdotamme yleistystä kaksoisyksikköpiireistä, joissa tarkalleen laskettavissa olevat tila-aikakorrelaatiofunktiot osoittavat rikkaampaa käyttäytymistä ja niillä on ei-triviaali paikallisten havaittavien termisointi. Tämä saavutetaan yleistämällä yhden portin ehto moniporttiehtojen hierarkiaan, jossa ensimmäinen taso palauttaa kaksoisyksikkömallit ja toinen taso esittelee näitä uusia mielenkiintoisia ominaisuuksia. Laajennamme myös keskustelua ja tarjoamme tarkkoja ratkaisuja korrelaattoreille, joilla on muutama paikka havaittavissa, ja keskustelemme korkeammista arvoista, mukaan lukien kvanttisammuttamisen jälkeiset. Lisäksi tarjoamme kattavia parametrisointeja qubit-tapauksille ja ehdotamme uutta malliperhettä paikallisille mitoille, jotka ovat suurempia kuin kaksi, joka tarjoaa myös uuden perheen kaksoisyksikkömalleja.

Kaksinkertaisen yhtenäisyyden PlatoBlockchain Data Intelligencen hierarkkinen yleistys. Pystysuuntainen haku. Ai.

Suositeltu kuva: Tässä työssä tarkastelemme kvanttipiirejä, joiden ehtohierarkia lieventää kaksoisyksikköehtoja. Jokainen hierarkkinen ehto sisältää enemmän portteja. Se on edelleen ratkaistavissa ja siinä on rikkaampi fysiikka.

Suosittu yhteenveto

Laajennettujen systeemien dynamiikka paikallisten vuorovaikutusten kanssa on erilaisten yhteisöjen, kuten tilastollisen fysiikan, kondensoituneen aineen fysiikan, kvanttikaaoksen ja korkean energian fysiikan tutkimuksen painopiste. Näiden dynamiikan laskennallinen monimutkaisuus edellyttää uusien ratkaistavissa olevien mallien kehittämistä monen kehon käyttäytymisen purkamiseksi. Jotkut tärkeimmistä tähän tarkoitukseen käytetyistä malleista ovat ns. kaksoisyksikköpiirejä, jotka pysyvät fyysisinä, kun tilan ja ajan rooleja muutetaan. Ne ilmentävät kuitenkin edelleen tiettyjä ei-universaalisia piirteitä, mukaan lukien katoavat korrelaatiofunktiot valokartion sisällä ja paikallisten havaintojen välitön lämpökäsittely.

Näiden rajoitusten korjaamiseksi työmme rentouttaa kaksoisyhtenäistilan ehtohierarkiaksi, joka sisältää yhä enemmän portteja, joissa kaksoisyksikköpiiri on ensimmäinen taso. Korkeammat tasot ylläpitävät ratkaisevuuden tason ja osoittavat yleisempää fyysistä käyttäytymistä. Siten työmme tasoittaa tietä kvanttikaoottisen dynamiikan syvemmälle ymmärtämiselle ja inspiroi monimutkaisempien ratkaistavissa olevien mallien kehittämistä.

► BibTeX-tiedot

► Viitteet

[1] AJ Daley, C Kollath, U Schollwöck ja G Vidal. "Ajasta riippuvainen tiheysmatriisirenormalisointiryhmä, joka käyttää adaptiivisia tehokkaita hilbert-avaruuksia". Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment 2004, P04005 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-5468/​2004/​04/​P04005

[2] Norbert Schuch, Michael M. Wolf, Frank Verstraete ja J. Ignacio Cirac. "Entropian skaalaus ja simuloitavuus matriisitulotilojen mukaan". Phys. Rev. Lett. 100, 030504 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.100.030504

[3] Marko Ljubotina, Lenart Zadnik ja Tomaz Prosen. "Balistinen spinkuljetus periodisesti ohjattavassa integroitavassa kvanttijärjestelmässä". Phys. Rev. Lett. 122, 150605 2019 (XNUMX).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.150605

[4] Matthew PA Fisher, Vedika Khemani, Adam Nahum ja Sagar Vijay. "Satunnaiset kvanttipiirit". Annual Review of Condensed Matter Physics 14, 335–379 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1146 / annurev-conmatphys-031720-030658

[5] Bruno Bertini, Pavel Kos ja Tomaž Prosen. "Tarkat korrelaatiofunktiot kaksoisyksikköhilamalleille 1+1-mitoissa". Phys. Rev. Lett. 123, 210601 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.123.210601

[6] Lorenzo Piroli, Bruno Bertini, J. Ignacio Cirac ja Tomaz Prosen. "Täsmällinen dynamiikka kaksoisyksikkökvanttipiireissä". Phys. Rev. B 101, 094304 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.101.094304

[7] Bruno Bertini, Pavel Kos ja Tomaz Prosen. "Tarkka spektrinen muototekijä monen kappaleen kvanttikaaoksen minimaalisessa mallissa". Phys. Rev. Lett. 121, 264101 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.121.264101

[8] Bruno Bertini, Pavel Kos ja Tomaž Prosen. "Kaksoisyksikköisten kvanttipiirien satunnaismatriisispektrimuotokerroin". Viestintä matemaattisessa fysiikassa (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-021-04139-2

[9] Bruno Bertini, Pavel Kos ja Tomaž Prosen. "Ketkeilyn leviäminen maksimaalisen monikehon kvanttikaaoksen minimaalisessa mallissa". Phys. Rev. X 9, 021033 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.9.021033

[10] Bruno Bertini, Pavel Kos ja Tomaž Prosen. "Operaattorin takertuminen paikallisiin kvanttipiireihin I: kaoottiset kaksoisyksikköpiirit". SciPost Phys. 8, 67 (2020).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.8.4.067

[11] Sarang Gopalakrishnan ja Austen Lamacraft. "Erällisen syvyyden ja äärettömän leveyden unitaarit piirit kvanttikanavista". Phys. Rev. B 100, 064309 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.100.064309

[12] Pieter W. Claeys ja Austen Lamacraft. "Maksiminopeuden kvanttipiirit". Phys. Rev. Res. 2, 033032 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033032

[13] Bruno Bertini ja Lorenzo Piroli. "Sekoitus satunnaisissa unitaarisissa piireissä: Tarkat tulokset". Phys. Rev. B 102, 064305 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.102.064305

[14] Isaac Reid ja Bruno Bertini. "Ketkeytymisesteet dual-unitary-piireissä". Phys. Rev. B 104, 014301 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.104.014301

[15] Tianci Zhou ja Aram W. Harrow. "Maksimaalinen takertumisnopeus merkitsee kaksoisyksikköä". Physical Review B 106 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevb.106.l201104

[16] Wen Wei Ho ja Soonwon Choi. "Täsmällisiä ilmentyviä kvanttitilasuunnitelmia kvanttikaoottisesta dynamiikasta". Phys. Rev. Lett. 128, 060601 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.060601

[17] Pieter W. Claeys ja Austen Lamacraft. "Emergent-quantum state designs and biunitarity in dual-unitary circuit dynamics". Quantum 6, 738 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-06-15-738

[18] Matteo Ippoliti ja Wen Wei Ho. "Dynaaminen puhdistus ja kvanttitilamallien syntyminen projisoidusta kokonaisuudesta". PRX Quantum 4, 030322 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.4.030322

[19] Felix Fritzsch ja Tomaz Prosen. "Omatilan termisointi kaksoisunitaarisissa kvanttipiireissä: spektrifunktioiden asymptotiikka". Phys. Rev. E 103, 062133 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.103.062133

[20] Alessio Lerose, Michael Sonner ja Dmitry A. Abanin. "Vaikutusmatriisilähestymistapa monen kehon Floquet-dynamiikkaan". Phys. Rev. X 11, 021040 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021040

[21] Giacomo Giudice, Giuliano Giudici, Michael Sonner, Julian Thoenniss, Alessio Lerose, Dmitry A. Abanin ja Lorenzo Piroli. "Ajallinen sotkeutuminen, kvasipartikkelit ja vuorovaikutusten rooli". Phys. Rev. Lett. 128, 220401 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.220401

[22] Alessandro Foligno, Tianci Zhou ja Bruno Bertini. "Ajallinen takertuminen kaoottisiin kvanttipiireihin". Phys. Rev. X 13, 041008 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.13.041008

[23] Matteo Ippoliti ja Vedika Khemani. "Jälkivalinnaton kietoutumisdynamiikka aika-avaruuden kaksinaisuuden kautta". Phys. Rev. Lett. 126, 060501 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.060501

[24] Matteo Ippoliti, Tibor Rakovszky ja Vedika Khemani. "Fraktaali, logaritminen ja tilavuuslaki kietoivat ei-termiset vakaat tilat aika-avaruuden kaksinaisuuden kautta." Phys. Rev. X 12, 011045 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.12.011045

[25] Tsung-Cheng Lu ja Tarun Grover. "Avaruus- ja aika-avaruus kaksinaisuus lokalisaatiosiirtymien ja mittausten aiheuttamien siirtymien välillä". PRX Quantum 2, 040319 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040319

[26] Ryotaro Suzuki, Kosuke Mitarai ja Keisuke Fujii. "Yksi- ja kaksiulotteisten kaksiulotteisten kvanttipiirien laskentateho". Quantum 6, 631 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-01-24-631

[27] Eli Chertkov, Justin Bohnet, David Francois, John Gaebler, Dan Gresh, Aaron Hankin, Kenny Lee, David Hayes, Brian Neyenhuis, Russell Stutz, Andrew C. Potter ja Michael Foss-Feig. "Holografiset dynamiikan simulaatiot loukkuun jääneellä kvanttitietokoneella". Nature Physics 18, 1074–1079 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-022-01689-7

[28] Xiao Mi, Pedram Roushan, Chris Quintana, Salvatore Mandrà, Jeffrey Marshall, Charles Neill, Frank Arute, Kunal Arya, Juan Atalaya, Ryan Babbush, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Joao Basso, Andreas Bengtsson, Sergio Boixo, Alexandre Bourassa Michael Broughton, Bob B. Buckley, David A. Buell, Brian Burkett, Nicholas Bushnell, Zijun Chen, Benjamin Chiaro, Roberto Collins, William Courtney, Sean Demura, Alan R. Derk, Andrew Dunsworth, Daniel Eppens, Catherine Erickson, Edward Farhi , Austin G. Fowler, Brooks Foxen, Craig Gidney, Marissa Giustina, Jonathan A. Gross, Matthew P. Harrigan, Sean D. Harrington, Jeremy Hilton, Alan Ho, Sabrina Hong, Trent Huang, William J. Huggins, LB Ioffe, Sergei V. Isakov, Evan Jeffrey, Zhang Jiang, Cody Jones, Dvir Kafri, Julian Kelly, Seon Kim, Aleksei Kitaev, Paul V. Klimov, Alexander N. Korotkov, Fedor Kostritsa, David Landhuis, Pavel Laptev, Erik Lucero, Orion Martin , Jarrod R. McClean, Trevor McCourt, Matt McEwen, Anthony Megrant, Kevin C. Miao, Masoud Mohseni, Shirin Montazeri, Wojciech Mruczkiewicz, Josh Mutus, Ofer Naaman, Matthew Neeley, Michael Newman, Murphy Yuezhen O' Niu, Thomas E. Brien, Alex Opremcak, Eric Ostby, Balint Pato, Andre Petukhov, Nicholas Redd, Nicholas C. Rubin, Daniel Sank, Kevin J. Satzinger, Vladimir Shvarts, Doug Strain, Marco Szalay, Matthew D. Trevithick, Benjamin Villalonga, Theodore White, Z. Jamie Yao, Ping Yeh, Adam Zalcman, Hartmut Neven, Igor Aleiner, Kostyantyn Kechedzhi, Vadim Smelyanskiy ja Yu Chen. "Tiedon sekoitus kvanttipiireissä". Science 374, 1479–1483 (2021).
https://doi.org/ 10.1126/science.abg5029

[29] Suhail Ahmad Rather, S. Aravinda ja Arul Lakshminarayan. "Kaksoisyksikköisten ja mahdollisimman kietoutuvien kvanttievoluutioiden ryhmien luominen". Phys. Rev. Lett. 125, 070501 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.070501

[30] Boris Gutkin, Petr Braun, Maram Akila, Daniel Waltner ja Thomas Guhr. "Tarkat paikalliset korrelaatiot potkituissa ketjuissa". Phys. Rev. B 102, 174307 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.102.174307

[31] Pieter W. Claeys ja Austen Lamacraft. "Ergodiset ja ei-nergodiset kaksoisyhtenäiset kvanttipiirit mielivaltaisella paikallisella Hilbert-avaruusulottuvuudella". Phys. Rev. Lett. 126, 100603 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.126.100603

[32] S. Aravinda, Suhail Ahmad Rather ja Arul Lakshminarayan. "Kaksoisyksiköistä kvantti Bernoulli-piireihin: Kietoutuvan voiman rooli kvanttiergodisen hierarkian rakentamisessa". Phys. Rev. Research 3, 043034 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043034

[33] Tomaz Prosen. "Monen kehon kvanttikaaos ja kaksoisyksikkyys kasvojen ympärillä". Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science 31, 093101 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1063 / +5.0056970

[34] Márton Borsi ja Balázs Pozsgay. "Kaksoisyksikköisten kvanttipiirien rakenne ja ergodisuusominaisuudet". Phys. Rev. B 106, 014302 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.106.014302

[35] Márton Mestyán, Balázs Pozsgay ja Ian M. Wanless. "Monisuuntainen yhtenäisyys ja maksimaalinen takertuminen spatiaalisesti symmetrisissä kvanttitiloissa". SciPost Phys. 16, 010 (2024).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.16.1.010

[36] Pieter W. Claeys, Austen Lamacraft ja Jamie Vicary. "Kaksoisyksiköstä biunitaariseksi: 2-kategorinen malli täsmälleen ratkaistavalle monikappaleiselle kvanttidynamiikalle" (2023). arXiv:2302.07280.
arXiv: 2302.07280

[37] Pavel Kos, Bruno Bertini ja Tomaz Prosen. "Korrelaatiot häiriintyneissä kaksoisyksikköpiireissä: Tehokas polku-integraalikaava". Phys. Rev. X 11, 011022 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.11.011022

[38] Michael A. Rampp, Roderich Moessner ja Pieter W. Claeys. "Kaksoisyksikköisuudesta geneeriseen kvanttioperaattorin levitykseen". Phys. Rev. Lett. 130, 130402 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.130402

[39] Cheryne Jonay, Vedika Khemani ja Matteo Ippoliti. "Kolmiyhteiset kvanttipiirit". Phys. Rev. Research 3, 043046 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043046

[40] Richard M. Milbradt, Lisa Scheller, Christopher Aßmus ja Christian B. Mendl. "Ternaariset unitaariset kvanttihilamallit ja -piirit $2+1$-mitoissa". Phys. Rev. Lett. 130, 090601 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.090601

[41] Yusuf Kasim ja Tomaz Prosen. "Kaksoisyksikköpiirit satunnaisissa geometrioissa". Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 56, 025003 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​acb1e0

[42] Lluis Masanes. "Diskreetti holografia dual-unitary-piireissä" (2023). arXiv:2301.02825.
arXiv: 2301.02825

[43] Pavel Kos ja Georgios Styliaris. "Avaruuden ja ajan kvanttikanavat". Quantum 7, 1020 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-05-24-1020

[44] Alexios Christopoulos, Andrea De Luca, DL Kovrizhin ja Tomaz Prosen. "Kaksoisymplektiset klassiset piirit: Täsmälleen ratkaistava malli monen kehon kaaoksesta" (2023). arXiv:2307.01786.
arXiv: 2307.01786

[45] Jon E Tyson. "Operaattori-schmidt-hajotelmat ja Fourier-muunnos, sovelluksia operaattori-schmidt-yksiköiden lukuihin". Journal of Physics A: Mathematical and General 36, 10101 (2003).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​36/​39/​309

[46] Marko Medenjak, Katja Klobas ja Tomaž Prosen. "Diffuusio deterministisissa vuorovaikutteisissa hilajärjestelmissä". Physical Review Letters 119 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.119.110603

[47] Katja Klobas, Marko Medenjak, Tomaž Prosen ja Matthieu Vanicat. "Ajasta riippuva matriisituote ansatz vuorovaikutteiseen palautuvaan dynamiikkaan". Communications in Mathematical Physics 371, 651–688 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-019-03494-5

[48] Katja Klobas ja Bruno Bertini. "Täsmällinen relaksaatio gibbeihin ja epätasapainoisiin vakaaihin tiloihin kvanttisoluautomaattisäännössä 54". SciPost Physics 11 (2021).
https: / / doi.org/ 10.21468 / scipostphys.11.6.106

[49] Katja Klobas, Cecilia De Fazio ja Juan P. Garrahan. "Täsmällinen "hydrofobisuus" deterministisissa piireissä: dynaamiset vaihtelut floquet-east-mallissa" (2023). arXiv:2305.07423.
arXiv: 2305.07423

[50] Bruno Bertini, Pavel Kos ja Tomaz Prosen. "Lokalisoitu dynamiikka floquet quantum East -mallissa" (2023). arXiv:2306.12467.
arXiv: 2306.12467

[51] Katja Klobas, Bruno Bertini ja Lorenzo Piroli. "Tarkka lämpökäsittelydynamiikka "säännön 54" kvanttisoluautomaatissa. Phys. Rev. Lett. 126, 160602 2021 (XNUMX).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.160602

[52] Alessandro Foligno, Katja Klobas ja Bruno Bertini. "Valmistelemassa" (2023).

Viitattu

[1] Chuan Liu ja Wen Wei Ho, "Ratkaistava kietoutumisdynamiikka kvanttipiireissä yleistetyllä kaksoisyksiköllä". arXiv: 2312.12239, (2023).

[2] Alessandro Foligno, Pavel Kos ja Bruno Bertini, "Kvanttiinformaation leviäminen yleistetyissä kaksoisyksikköpiireissä", arXiv: 2312.02940, (2023).

[3] Bruno Bertini, Cecilia De Fazio, Juan P. Garrahan ja Katja Klobas, "Floquet quantum East -mallin tarkka sammutusdynamiikka deterministisessä pisteessä", arXiv: 2310.06128, (2023).

[4] Tom Holden-Dye, Lluis Masanes ja Arijeet Pal, "Fundamental charges for dual-unitary circuits", arXiv: 2312.14148, (2023).

[5] Suhail Ahmad Rather, "Täydellisten tensorien rakentaminen biunimodulaarisilla vektoreilla", arXiv: 2309.01504, (2023).

[6] Michael A. Rampp, Suhail A. Rather ja Pieter W. Claeys, "The takertuva kalvo täsmälleen ratkaistavissa hilamalleissa", arXiv: 2312.12509, (2023).

Yllä olevat sitaatit ovat peräisin SAO: n ja NASA: n mainokset (viimeksi päivitetty onnistuneesti 2024-02-20 14:52:04). Lista voi olla puutteellinen, koska kaikki julkaisijat eivät tarjoa sopivia ja täydellisiä viittaustietoja.

Ei voitu noutaa Crossref siteeratut tiedot viimeisen yrityksen aikana 2024-02-20 14:52:03: Ei voitu noutaa viittauksia 10.22331 / q-2024-02-20-1260 mainittuihin tietoihin Crossrefiltä. Tämä on normaalia, jos DOI rekisteröitiin äskettäin.

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