1Max Planck Komplex Rendszerek Fizikai Intézete, 01187 Drezda, Németország
2TCM Group, Cavendish Laboratory, Cambridge-i Egyetem, Cambridge CB3 0HE, Egyesült Királyság
Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.
Absztrakt
A legújabb munkák egy újfajta véletlen mátrix viselkedésének megjelenését vizsgálták az unitárius dinamikában kvantumkioltást követően. Egy időbeli fejlődési állapotból kiindulva egy kis alrendszeren támogatott tiszta állapotok együttese hozható létre a rendszer többi részén végzett projektív mérésekkel, ami $textit{projected ensemble}$-hoz vezet. A kaotikus kvantumrendszerekben azt feltételezték, hogy az ilyen kivetített együttesek megkülönböztethetetlenné válnak az egységes Haar-véletlenszerű együttestől, és $textit{kvantumállapot-tervezés}$-hoz vezetnek. A pontos eredményeket nemrégiben Ho és Choi [Phys. Rev. Lett. 128, 060601 (2022)] a kirúgott Ising modellhez az önkettős ponton. Alternatív konstrukciót kínálunk, amely kiterjeszthető általános kaotikus kettős egységes áramkörökre, megoldható kezdeti állapotokkal és mérésekkel, kiemelve a mögöttes kettős egység szerepét, és bemutatva, hogy a kettős egységáramkör modellek miként mutatnak pontos megoldhatóságot és véletlen mátrix viselkedést. A biunitáris kapcsolatok eredményeire építve megmutatjuk, hogy az összetett Hadamard-mátrixok és az egységes hibabázisok egyaránt hogyan vezetnek megoldható mérési sémákhoz.
Kiemelt kép: Egy kvantumáramkör sematikus illusztrációja, amelynél a megfigyelt B alrendszeren végzett mérések véletlenszerű állapotokat adnak vissza a nem megfigyelt A alrendszeren.
Népszerű összefoglaló
Ahhoz, hogy ez a megközelítés működjön, az államnak nagyfokú összefonódásnak kell lennie a két alrendszer között. Másrészt a megvalósítható kísérleti megvalósításoknak lokálisnak kell lenniük: például a szomszédos qubiteken végzett műveletek révén. Ebben a cikkben bemutatjuk, hogy egy nemrégiben bevezetett, kettős egységkapukból álló kvantumáramkörök családja pontosan biztosítja a szükséges összetevőket tetszőlegesen véletlenszerű kvantumállapotok felépítéséhez részleges mérések módszerével. A kvantumszámítógépek benchmarkingjának lehetséges alkalmazásai mellett eredményeink részletes képet adnak egy kiterjesztett rendszer hullámfüggvényeinek kvantumkaotikus tulajdonságairól.
► BibTeX adatok
► Referenciák
[1] L. D’Alessio, Y. Kafri, A. Polkovnikov, and 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, Vol. 54 (Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2010).
https://doi.org/10.1007/978-3-642-05428-0
[4] M. Akila, D. Waltner, B. Gutkin és T. Guhr, J. Phys. V: Matek. Theor. 49, 375101 (2016).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/49/37/375101
[5] B. Bertini, P. Kos és T. Prosen, Phys. Rev. Lett. 121, 264101 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.264101
[6] B. Bertini, P. Kos és T. Prosen, Phys. Rev. X 9, 021033 (2019a).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.9.021033
[7] S. Gopalakrishnan és A. Lamacraft, Phys. Rev. B 100, 064309 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.100.064309
[8] B. Bertini, P. Kos és T. Prosen, Phys. Rev. Lett. 123, 210601 (2019b).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.210601
[9] S. A. Rather, S. Aravinda és 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 és T. Guhr, Phys. Rev. B 102, 174307 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.102.174307
[11] S. Aravinda, S. A. Rather és A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Research 3, 043034 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.043034
[12] P. W. Claeys és 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 és I. Nechita, arXiv:2112.11123 (2021).
https:///doi.org/10.1088/1751-8121/ac7017
arXiv:2112.11123v1
[15] M. Borsi és B. Pozsgay, arXiv:2201.07768 (2022).
arXiv: 2201.07768
[16] P. W. Claeys és A. Lamacraft, Phys. Rev. Research 2, 033032 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.033032
[17] B. Bertini és L. Piroli, Phys. Rev. B 102, 064305 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.102.064305
[18] R. Suzuki, K. Mitarai és K. Fujii, Quantum 6, 631 (2022).
https://doi.org/10.22331/q-2022-01-24-631
[19] L. Piroli, B. Bertini, J. I. Cirac és T. Prosen, Phys. Rev. B 101, 094304 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.101.094304
[20] B. Jonnadula, P. Mandayam, K. Życzkowski és A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Research 2, 043126 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.043126
[21] I. Reid és B. Bertini, Phys. Rev. B 104, 014301 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.104.014301
[22] P. Kos, B. Bertini és T. Prosen, Phys. Rev. X 11, 011022 (2021a).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011022
[23] A. Lerose, M. Sonner és D. A. 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, D. A. Abanin és L. Piroli, Phys. Rev. Lett. 128, 220401 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.220401
[25] A. Lerose, M. Sonner és D. A. Abanin, arXiv:2201.04150 (2022).
arXiv: 2201.04150
[26] A. Zabalo, M. Gullans, J. Wilson, R. Vasseur, A. Ludwig, S. Gopalakrishnan, D. A. Huse és 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, A. C. Potter és 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, J. C. Bardin, R. Barends, J. Basso , A. Bengtsson, S. Boixo, A. Bourassa, M. Broughton, B. B. Buckley, D. A. Buell, B. Burkett, N. Bushnell, Z. Chen, B. Chiaro, R. Collins, W. Courtney, S. Demura , A. R. Derk, A. Dunsworth, D. Eppens, C. Erickson, E. Farhi, A. G. Fowler, B. Foxen, C. Gidney, M. Giustina, J. A. Gross, M. P. Harrigan, S. D. Harrington, J. Hilton, A. Ho, S. Hong, T. Huang, W. J. Huggins, L. B. Ioffe, S. V. Isakov, E. Jeffrey, Z. Jiang, C. Jones, D. Kafri, J. Kelly, S. Kim, A. Kitaev, P. V. Klimov, A. N. Korotkov, F. Kostritsa, D. Landhuis, P. Laptev, E. Lucero, O. Martin, J. R. McClean, T. McCourt, M. McEwen, A. Megrant, K. C. Miao, M. Mohseni, S. Montazeri, W Mruczkiewicz, J. Mutus, O. Naaman, M. Neeley, M. Newman, M. Y. Niu, T. E. O'Brien, A. Opremcak, E. Ostby, B. Pato, A. Petukhov, N. Redd, N. C. Rubin, D. Sank, K. J. Satzinger, V. Shvarts, D. Strain, M. Szalay, M. D. Trevithick, B. Villalonga, T. White, Z. J. Yao, P. Yeh, A. Zalcman, H. Neven, I. Aleiner, K. Kechedzhi, V. Smelyanskiy és Y. Chen, Science (2021), 10.1126/science.abg5029.
https:///doi.org/10.1126/science.abg5029
[29] B. Bertini, P. Kos és T. Prosen, Commun. Math. Phys. 387, 597 (2021).
https://doi.org/10.1007/s00220-021-04139-2
[30] P. Kos, B. Bertini és T. Prosen, Phys. Rev. Lett. 126, 190601 (2021b).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.190601
[31] F. Fritzsch és T. Prosen, Phys. Rev. E 103, 062133 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevE.103.062133
[32] J. S. Cotler, D. K. Mark, H.-Y. Huang, F. Hernandez, J. Choi, A. L. Shaw, M. Endres és S. Choi, arXiv:2103.03536 (2021).
arXiv: 2103.03536
[33] J. Choi, A. L. Shaw, I. S. Madjarov, X. Xie, J. P. Covey, J. S. Cotler, D. K. Mark, H.-Y. Huang, A. Kale, H. Pichler, F. G. S. L. Brandão, S. Choi és M. Endres, arXiv:2103.03535 (2021).
arXiv: 2103.03535
[34] W. W. Ho és S. Choi, Phys. Rev. Lett. 128, 060601 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.060601
[35] D. Gross, K. Audenaert és J. Eisert, J. Math. Phys. 48, 052104 (2007).
https:///doi.org/10.1063/1.2716992
[36] A. Ambainis and J. Emerson, in Twenty-Second Annual IEEE Conference on Computational Complexity (CCC’07) (2007) pp. 129–140, iSSN: 1093-0159.
https:///doi.org/10.1109/CCC.2007.26
[37] D. A. Roberts és B. Yoshida, J. High Energ. Phys. 2017, 121 (2017).
https:///doi.org/10.1007/JHEP04(2017)121
[38] H. Wilming és I. Roth, arXiv:2202.01669 (2022).
arXiv: 2202.01669
[39] D. J. Reutter és J. Vicary, Higher Structures 3, 109 (2019).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1609.07775
[40] A. Chandran és C. R. Laumann, Phys. Rev. B 92, 024301 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.92.024301
[41] A. Nahum, J. Ruhman, S. Vijay és J. Haah, Phys. Rev. X 7, 031016 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.7.031016
[42] V. Khemani, A. Vishwanath és D. A. Huse, Phys. Rev. X 8, 031057 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.031057
[43] C. von Keyserlingk, T. Rakovszky, F. Pollmann és S. Sondhi, Phys. Rev. X 8, 021013 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.021013
[44] A. Nahum, S. Vijay és J. Haah, Phys. Rev. X 8, 021014 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.021014
[45] A. Chan, A. De Luca és J. Chalker, Phys. Rev. X 8, 041019 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.041019
[46] T. Rakovszky, F. Pollmann és C. von Keyserlingk, Phys. Rev. X 8, 031058 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.031058
[47] T. Rakovszky, F. Pollmann és C. von Keyserlingk, Phys. Rev. Lett. 122, 250602 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.250602
[48] T. Zhou és A. Nahum, Phys. Rev. X 10, 031066 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.10.031066
[49] S. Garratt és J. Chalker, Phys. Rev. X 11, 021051 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021051
[50] J. Bensa és 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 és 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. Math. Res. Nem. 2003, 953 (2003).
https:///doi.org/10.1155/S107379280320917X
[55] B. Collins és P. Śniady, Commun. Math. Phys. 264, 773 (2006).
https://doi.org/10.1007/s00220-006-1554-3
[56] B. Bertini, P. Kos és 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, Nem bináris egységes hibabázisok és kvantumkódok, Tech. Rep. LA-UR-96-2717 (Los Alamos National Lab. (LANL), Los Alamos, NM (Egyesült Államok), 1996).
https:///doi.org/10.2172/373768
[59] P. Shor, Proceedings of 37th Conference on Foundations of Computer Science (1996) 56–65. o., iSSN: 0272-5428.
https:///doi.org/10.1109/SFCS.1996.548464
[60] R. F. Werner, J. Phys. V: Matek. Gen. 34, 7081 (2001).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/34/35/332
[61] J. Hauschild és F. Pollmann, SciPost Phys. lect. Jegyzetek , 005 (2018).
https:///doi.org/10.21468/SciPostPhysLectNotes.5
[62] Y. Li, X. Chen és M. P. A. Fisher, Phys. Rev. B 98, 205136 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.98.205136
[63] B. Skinner, J. Ruhman és A. Nahum, Phys. Rev. X 9, 031009 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.9.031009
[64] A. Chan, R. M. Nandkishore, M. Pretko és G. Smith, Phys. Rev. B 99, 224307 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.99.224307
[65] M. J. Gullans és D. A. Huse, Phys. Rev. X 10, 041020 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.10.041020
[66] M. Ippoliti és W. W. Ho, arXiv:2204.13657 (2022).
arXiv: 2204.13657
Idézi
[1] Matteo Ippoliti and Wen Wei Ho, “Dynamical purification and the emergence of quantum state designs from the projected ensemble”, arXiv: 2204.13657.
[2] Suhail Ahmad Rather, S. Aravinda, and Arul Lakshminarayan, “Construction and local equivalence of dual-unitary operators: from dynamical maps to quantum combinatorial designs”, arXiv: 2205.08842.
A fenti idézetek innen származnak SAO/NASA HIRDETÉSEK (utolsó sikeres frissítés: 2022-07-16 14:31:19). Előfordulhat, hogy a lista hiányos, mivel nem minden kiadó ad megfelelő és teljes hivatkozási adatokat.
On Crossref által idézett szolgáltatás művekre hivatkozó adat nem található (utolsó próbálkozás 2022-07-16 14:31:18).
Ez a tanulmány a Quantumban jelent meg Creative Commons Nevezd meg 4.0 International (CC BY 4.0) engedély. A szerzői jog az eredeti szerzői jog tulajdonosainál marad, például a szerzőknél vagy intézményeiknél.
