Préparer des états de cicatrices quantiques à N corps sur des ordinateurs quantiques

Préparer des états de cicatrices quantiques à N corps sur des ordinateurs quantiques

Horodatage: 7 novembre 2023, 9 h 21
Préparation d'états de cicatrices quantiques à plusieurs corps sur des ordinateurs quantiques PlatoBlockchain Data Intelligence. Recherche verticale. Aï.

Erik J.Gustafson1,2, Andy CY Li1,2, Abid Khan1,3,4,5, Joonho Kim1,6, Doga Murat Kurkcuoglu1,2, M. Sohaib Alam1,4,5, Peter P. Orth1,7,8,9, Armin Rahmani10, et Thomas Iadecola1,7,8

1Centre des matériaux et systèmes quantiques supraconducteurs (SQMS), Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, IL 60510, États-Unis
2Laboratoire national d'accélérateur Fermi, Batavia, IL, 60510, États-Unis
3Département de physique, Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, Urbana, IL, États-Unis 61801
4Institut de recherche USRA pour l'informatique avancée (RIACS), Mountain View, CA, 94043, États-Unis
5Laboratoire d'intelligence artificielle quantique (QuAIL), NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA, 94035, États-Unis
6Rigetti Computing, Berkeley, Californie, 94710, États-Unis
7Département de physique et d'astronomie, Iowa State University, Ames, IA 50011, États-Unis
8Laboratoire national Ames, Ames, IA 50011, États-Unis
9Département de physique, Université de la Sarre, 66123 Sarrebruck, Allemagne
10Département de physique et d'astronomie et Centre de science et d'ingénierie des matériaux avancés, Western Washington University, Bellingham, WA 98225, États-Unis

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Abstract

Les états cicatriciels quantiques à plusieurs corps sont des états propres hautement excités de systèmes à plusieurs corps qui présentent des propriétés d'intrication et de corrélation atypiques par rapport aux états propres typiques à la même densité d'énergie. Les états de cicatrice donnent également lieu à des dynamiques cohérentes d’une durée de vie infinie lorsque le système est préparé dans un état initial spécial ayant un chevauchement fini avec eux. De nombreux modèles avec des états de cicatrice exacts ont été construits, mais le sort des états propres et de la dynamique marqués lorsque ces modèles sont perturbés est difficile à étudier avec des techniques informatiques classiques. Dans ce travail, nous proposons des protocoles de préparation d’états qui permettent d’utiliser des ordinateurs quantiques pour étudier cette question. Nous présentons des protocoles à la fois pour les états de cicatrice individuels dans un modèle particulier, ainsi que pour leurs superpositions qui donnent lieu à une dynamique cohérente. Pour les superpositions d’états de cicatrice, nous présentons à la fois un protocole de préparation d’états unitaires de profondeur linéaire de taille de système et un protocole de préparation d’états non unitaires de profondeur finie, ce dernier utilisant la mesure et la post-sélection pour réduire la profondeur du circuit. Pour les états propres marqués individuels, nous formulons une approche de préparation d'état exacte basée sur des états de produit matriciel qui donne des circuits de profondeur quasi-polynomiale, ainsi qu'une approche variationnelle avec un circuit ansatz de profondeur polynomiale. Nous proposons également des démonstrations de préparation d’états sur du matériel quantique supraconducteur.

► Données BibTeX

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Cité par

[1] Pierre-Gabriel Rozon et Kartiek Agarwal, « Image unitaire brisée de la dynamique des cicatrices quantiques à N corps », arXiv: 2302.04885, (2023).

[2] Clement Charles, Erik J. Gustafson, Elizabeth Hardt, Florian Herren, Norman Hogan, Henry Lamm, Sara Starecheski, Ruth S. Van de Water et Michael L. Wagman, "Simulating $mathbb{Z}_2$ lattice gauge théorie sur un ordinateur quantique », arXiv: 2305.02361, (2023).

[3] Dong Yuan, Shun-Yao Zhang et Dong-Ling Deng, « Cicatrices quantiques exactes à plusieurs corps dans des modèles à contraintes cinétiques à spin supérieur », arXiv: 2307.06357, (2023).

Les citations ci-dessus proviennent de SAO / NASA ADS (dernière mise à jour réussie 2023-11-11 02:43:03). La liste peut être incomplète car tous les éditeurs ne fournissent pas de données de citation appropriées et complètes.

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