Desain keadaan kuantum yang muncul dan biunitaritas dalam dinamika sirkuit kesatuan ganda PlatoBlockchain Data Intelligence. Pencarian Vertikal. Ai.

Desain keadaan kuantum yang muncul dan biunitaritas dalam dinamika sirkuit kesatuan ganda

Stempel Waktu: 15 Juni 2022 7

Pieter W. Claeys1,2 dan Austin Lamacraft2

1Institut Max Planck untuk Fisika Sistem Kompleks, 01187 Dresden, Jerman
2Grup TCM, Laboratorium Cavendish, Universitas Cambridge, Cambridge CB3 0HE, Inggris

Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.

Abstrak

Karya-karya terbaru telah menyelidiki munculnya jenis baru dari perilaku matriks acak dalam dinamika kesatuan setelah pendinginan kuantum. Mulai dari keadaan berevolusi waktu, ensemble keadaan murni yang didukung pada subsistem kecil dapat dihasilkan dengan melakukan pengukuran proyektif pada sisa sistem, yang mengarah ke $textit{projected ensemble}$. Dalam sistem kuantum kacau diperkirakan bahwa ansambel yang diproyeksikan seperti itu menjadi tidak dapat dibedakan dari ansambel Haar-acak seragam dan mengarah ke $textit{desain keadaan kuantum}$. Hasil yang tepat baru-baru ini disajikan oleh Ho dan Choi [Phys. Pdt. Lett. 128, 060601 (2022)] untuk model Ising yang ditendang pada titik dual-diri. Kami menyediakan konstruksi alternatif yang dapat diperluas ke sirkuit kesatuan ganda kacau umum dengan status dan pengukuran awal yang dapat dipecahkan, menyoroti peran kesatuan ganda yang mendasarinya dan selanjutnya menunjukkan bagaimana model sirkuit kesatuan ganda menunjukkan solvabilitas yang tepat dan perilaku matriks acak. Berdasarkan hasil dari koneksi biuniter, kami menunjukkan betapa kompleksnya matriks Hadamard dan basis kesalahan kesatuan keduanya mengarah pada skema pengukuran yang dapat dipecahkan.

Gambar unggulan: Ilustrasi skema sirkuit kuantum yang pengukurannya pada subsistem B yang diamati mengembalikan status acak pada subsistem A yang tidak teramati.

Ringkasan populer

Demonstrasi supremasi kuantum baru-baru ini didasarkan pada persiapan keadaan kuantum acak. Dalam percobaan ini keacakan diperkenalkan dengan memilih parameter eksperimental menggunakan generator bilangan acak biasa (semu). Baru-baru ini, pendekatan alternatif disarankan: dengan mengukur bagian dari sistem kuantum besar, ketidakpastian yang melekat dalam proses pengukuran kuantum itu sendiri dapat digunakan untuk menghasilkan keadaan kuantum acak di bagian sistem yang tidak teramati.

Agar pendekatan ini berhasil, negara harus memiliki tingkat keterjeratan yang tinggi antara dua subsistem. Di sisi lain, realisasi eksperimental yang layak harus lokal: dibentuk oleh operasi pada qubit tetangga, misalnya. Dalam makalah ini kami menunjukkan bahwa keluarga sirkuit kuantum yang baru-baru ini diperkenalkan yang terbuat dari gerbang kesatuan ganda menyediakan bahan yang tepat untuk membangun keadaan kuantum acak acak dengan metode pengukuran parsial. Selain aplikasi potensial untuk pembandingan komputer kuantum, hasil kami memberikan pandangan terperinci tentang sifat kacau kuantum dari fungsi gelombang sistem yang diperluas.

► data BibTeX

► Referensi

[1] L. D'Alessio, Y. Kafri, A. Polkovnikov, dan M. Rigol, Adv. fisik 65, 239 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2016.1198134

[2] H.-J. Stöckmann, Quantum Chaos: Sebuah Pengantar (Cambridge University Press, Cambridge, 1999).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511524622

[3] F. Haake, Quantum Signatures of Chaos, Seri Springer di 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, dan T. Guhr, J. Phys. J: Matematika. Teori. 49, 375101 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​49/​37/​375101

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

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

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

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

[9] SA Sebaliknya, S. Aravinda, dan A. Lakshminarayan, Phys. Pdt. Lett. 125, 070501 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.070501

[10] B. Gutkin, P. Braun, M. Akila, D. Waltner, dan T. Guhr, Phys. Wahyu B 102, 174307 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevB.102.174307

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

[12] PW Claeys dan A. Lamacraft, Phys. Pdt. Lett. 126, 100603 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.100603

[13] T. Prosen, Kekacauan 31, 093101 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0056970

[14] S. Singh dan I. Nechita, arXiv:2112.11123 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​ac7017
arXiv: 2112.11123v1

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

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

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

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

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

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

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

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

[23] A. Lerose, M. Sonner, dan DA Abanin, Phys. Wahyu 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, dan L. Piroli, Phys. Pdt. Lett. 128, 220401 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.220401

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

[26] A. Zabalo, M. Gullans, J. Wilson, R. Vasseur, A. Ludwig, S. Gopalakrishnan, DA Huse, dan J. Pixley, Phys. Pdt. 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, dan M. Foss-Feig, arXiv:2105.09324 (2021).
arXiv: 2105.09324

[28] X. Mi, P. Roushan, C. Quintana, S. Mandr, 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, MP 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. Zalkman, H. Neven, I. Aleiner, K. Kechedzhi, V. Smelyanskiy, dan Y. Chen, Science (2021), 10.1126/​science.abg5029.
https://​/​doi.org/​10.1126/​science.abg5029

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

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

[31] F. Fritzsch dan T. Prosen, Phys. Wahyu 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, dan 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, dan M. Endres, arXiv:2103.03535 (2021).
arXiv: 2103.03535

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

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

[36] A. Ambainis dan J. Emerson, dalam Konferensi IEEE Tahunan Kedua Puluh Dua tentang Kompleksitas Komputasi (CCC'07) (2007) hlm. 129-140, iSSN: 1093-0159.
https: / / doi.org/ 10.1109 / CCC.2007.26

[37] DA Roberts dan B. Yoshida, J. Energi Tinggi. fisik 2017, 121 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP04 (2017) 121

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

[39] DJ Reutter dan J. Vicary, Struktur Tinggi 3, 109 (2019).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1609.07775

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

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

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

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

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

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

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

[47] T. Rakovsky, F. Pollmann, dan C. von Keyserlingk, Phys. Pdt. Lett. 122, 250602 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.250602

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

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

[50] J. Bensa dan M. nidari, Phys. Wahyu X 11 (031019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.031019

[51] R. Orús, Ann. fisik 349, 117 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.aop.2014.06.013

[52] B. Bertini, P. Kos, dan T. Prosen, SciPost Phys. 8, 067 (2020a).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.8.4.067

[53] D.Weingarten, J.Math. fisik 19, 999 (1978).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.523807

[54] B. Collins, Int. Matematika. Res. Bukan. 2003, 953 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S107379280320917X

[55] B. Collins dan P. niady, Commun. Matematika. fisik 264, 773 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1554-3

[56] B. Bertini, P. Kos, dan 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, Basis kesalahan kesatuan non-biner dan kode kuantum, Tech. LA-UR-96-2717 (Lab Nasional Los Alamos. (LANL), Los Alamos, NM (Amerika Serikat), 1996).
https: / / doi.org/ 10.2172 / 373768

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

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

[61] J. Hauschild dan F. Pollmann, SciPost Phys. lek. Catatan, 005 (2018).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhysLectNotes.5

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

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

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

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

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

Dikutip oleh

[1] Matteo Ippoliti dan Wen Wei Ho, "Pemurnian dinamis dan munculnya desain keadaan kuantum dari ansambel yang diproyeksikan", arXiv: 2204.13657.

[2] Suhail Ahmad Since, S. Aravinda, dan Arul Lakshminarayan, “Konstruksi dan kesetaraan lokal dari operator kesatuan ganda: dari peta dinamis ke desain kombinatorial kuantum”, arXiv: 2205.08842.

Kutipan di atas berasal dari SAO / NASA ADS (terakhir berhasil diperbarui, 2022-07-16 14:31:19). Daftar ini mungkin tidak lengkap karena tidak semua penerbit menyediakan data kutipan yang cocok dan lengkap.

On Layanan dikutip-oleh Crossref tidak ada data tentang karya mengutip ditemukan (upaya terakhir 2022-07-16 14:31:18).

Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.

Stempel Waktu:

Lebih dari Jurnal Kuantum