1Departemen Fisika, Universitas Massachusetts Boston, 02125, AS
2Dipartimento di Fisica `Ettore Pancini', Universitร degli Studi di Napoli Federico II, Via Cintia 80126, Napoli, Italia
3INFN, Sezione di Napoli, Italia
Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.
Abstrak
Keterikatan adalah karakteristik yang menentukan dari mekanika kuantum. Keterjeratan bipartit dicirikan oleh entropi von Neumann. Keterikatan tidak hanya digambarkan dengan angka; itu juga dicirikan oleh tingkat kerumitannya. Kompleksitas keterjeratan adalah akar dari permulaan kekacauan kuantum, distribusi universal statistik spektrum keterjeratan, kekerasan algoritma penguraian dan pembelajaran mesin kuantum dari sirkuit acak yang tidak diketahui, dan fluktuasi keterjeratan temporal universal. Dalam makalah ini, kami secara numerik menunjukkan bagaimana persilangan dari pola keterjeratan sederhana ke pola universal yang kompleks dapat didorong dengan mendoping rangkaian Clifford acak dengan gerbang $T$. Karya ini menunjukkan bahwa kompleksitas kuantum dan keterjeratan kompleks berasal dari konjungsi keterjeratan dan sumber daya non-stabilizer, yang juga dikenal sebagai sihir.
โบ data BibTeX
โบ Referensi
[1] JP Eckmann dan D. Ruelle, Teori Ergodik tentang Kekacauan dan Penarik Aneh, Rev. Mod. fisik. 57, 617 (1985), 10.1103/RevModPhys.57.617.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.57.617
[2] D. Rickles, P. Hawe dan A. Shiell, Panduan sederhana untuk kekacauan dan kompleksitas, Jurnal Epidemiologi & Kesehatan Masyarakat 61(11), 933 (2007), 10.1136/โjech.2006.054254.
https://โ/โdoi.org/โ10.1136/โjech.2006.054254
[3] G. Boeing, Analisis visual sistem dinamis nonlinier: Kekacauan, fraktal, kesamaan diri dan batas prediksi, Sistem 4(4) (2016), 10.3390/โsistem4040037.
https://โ/โdoi.org/โ10.3390/โsystems4040037
[4] SH Strogatz, Dinamika Nonlinier dan Kekacauan: Dengan Aplikasi untuk Fisika, Biologi, Kimia dan Teknik, Westview Press, 10.1201/โ9780429492563 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1201 / 9780429492563
[5] F. Haake, S. Gnutzmann dan M. Kuล, Quantum Signatures of Chaos, Springer International Publishing, 10.1007/โ978-3-319-97580-1 (2018).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1007/โ978-3-319-97580-1
[6] JS Cotler, D. Ding dan GR Penington, Operator out-of-time-order dan efek kupu-kupu, Annals of Physics 396, 318 (2018), 10.1016/โj.aop.2018.07.020.
https://โ/โdoi.org/โ10.1016/โj.aop.2018.07.020
[7] A. Bhattacharyya, W. Chemissany dkk., Towards the web of quantum chaos diagnostics, The European Physical Journal C 82(1) (2022), 10.1140/โepjc/โs10052-022-10035-3.
https:/โ/โdoi.org/โ10.1140/โepjc/โs10052-022-10035-3
[8] S. Chaudhury, A. Smith et al., Quantum signatures of chaos in a kick top, Nature 461(7265), 768 (2009), 10.1038/โnature08396.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08396
[9] DA Roberts dan B. Yoshida, Kekacauan dan kompleksitas berdasarkan desain, Jurnal Fisika Energi Tinggi 2017(4) (2017), 10.1007/โjhep04(2017)121.
https://โ/โdoi.org/โ10.1007/โjhep04(2017)121
[10] DA Roberts dan B. Swingle, Lieb-robinson terikat dan efek kupu-kupu dalam teori medan kuantum, Phys. Pdt. Lett. 117, 091602 (2016), 10.1103/โPhysRevLett.117.091602.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.091602
[11] YY Atas, E. Bogomolny et al., Distribusi rasio jarak tingkat berurutan dalam ansambel matriks acak, Phys. Pdt. Lett. 110, 084101 (2013), 10.1103/โPhysRevLett.110.084101.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.110.084101
[12] J. Cotler, N. Hunter-Jones et al., Kekacauan, kompleksitas, dan matriks acak, Jurnal Fisika Energi Tinggi (Online) 2017(11) (2017), 10.1007/โjhep11(2017)048.
https://โ/โdoi.org/โ10.1007/โjhep11(2017)048
[13] JS Cotler, G. Gur-Ari dkk., Lubang hitam dan matriks acak, Jurnal Fisika Energi Tinggi 2017(5), 118 (2017), 10.1007/โJHEP05(2017)118.
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP05 (2017) 118
[14] H. Gharibyan, M. Hanada et al., Permulaan perilaku matriks acak dalam sistem pengacakan, Jurnal Fisika Energi Tinggi 2018(7), 124 (2018), 10.1007/โJHEP07(2018)124.
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP07 (2018) 124
[15] SFE Oliviero, L. Leone et al., Teori Matriks Acak dari memutar-mutar Isospektral, SciPost Phys. 10, 76 (2021), 10.21468 / SciPostPhys.10.3.076.
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.10.3.076
[16] L. Leone, SFE Oliviero dan A. Hamma, Isospektral berputar dan kekacauan kuantum, Entropi 23(8) (2021), 10.3390/โe23081073.
https: / / doi.org/ 10.3390 / e23081073
[17] W.-J. Rao, Jarak tingkat orde tinggi dalam teori matriks acak berdasarkan dugaan wigner, Phys. Rev. B 102, 054202 (2020), 10.1103/โPhysRevB.102.054202.
https://โ/โdoi.org/โ10.1103/โPhysRevB.102.054202
[18] X. Wang, S. Ghose et al., Keterikatan sebagai tanda kekacauan kuantum, Phys. Rev. E 70, 016217 (2004), 10.1103/โPhysRevE.70.016217.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.70.016217
[19] X. Chen dan AWW Ludwig, Korelasi spektral universal dalam fungsi gelombang kacau dan perkembangan kekacauan kuantum, Phys. Rev. B 98, 064309 (2018), 10.1103/โPhysRevB.98.064309.
https://โ/โdoi.org/โ10.1103/โPhysRevB.98.064309
[20] P.Hosur, X.-L. Qi dkk., Kekacauan dalam saluran kuantum, Jurnal Fisika Energi Tinggi 2016, 4 (2016), 10.1007/โJHEP02(2016)004.
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP02 (2016) 004
[21] Z.-W. Liu, S. Lloyd et al., Keterikatan, keacakan kuantum, dan kompleksitas di luar pengacakan, Jurnal Fisika Energi Tinggi 2018(7) (2018), 10.1007/โjhep07(2018)041.
https://โ/โdoi.org/โ10.1007/โjhep07(2018)041
[22] M. Kumari dan S. Ghose, Mengurai keterikatan dan kekacauan, Phys. Rev. A 99, 042311 (2019), 10.1103/โPhysRevA.99.042311.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.042311
[23] A. Hamma, S. Santra dan P. Zanardi, Keterikatan kuantum dalam keadaan fisik acak, Phys. Pdt. Lett. 109, 040502 (2012), 10.1103/โPhysRevLett.109.040502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.040502
[24] A. Hamma, S. Santra dan P. Zanardi, Ensembles keadaan fisik dan sirkuit kuantum acak pada grafik, Phys. Rev. A 86, 052324 (2012), 10.1103/โPhysRevA.86.052324.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.052324
[25] R. Jozsa, Keterikatan dan komputasi kuantum, 10.48550/โARXIV.QUANT-PH/โ9707034 (1997).
https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โARXIV.QUANT-PH/โ9707034
[26] J. Preskill, Komputasi kuantum dan batas keterjeratan, 10.48550/โARXIV.1203.5813 (2012).
https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โARXIV.1203.5813
[27] Y. Sekino dan L. Susskind, Pengacak Cepat, Jurnal Fisika Energi Tinggi 2008(10), 065 (2008), 10.1088/โ1126-6708/โ2008/โ10/โ065.
https:/โ/โdoi.org/โ10.1088/โ1126-6708/โ2008/โ10/โ065
[28] P. Hayden dan J. Preskill, Lubang hitam sebagai cermin: informasi kuantum dalam subsistem acak, Jurnal Fisika Energi Tinggi 2007(09), 120 (2007), 10.1088/โ1126-6708/โ2007/โ09/โ120.
https:/โ/โdoi.org/โ10.1088/โ1126-6708/โ2007/โ09/โ120
[29] KA Landsman, C. Figgatt dkk., Pengacakan informasi kuantum terverifikasi, Nature 567(7746), 61โ65 (2019), 10.1038/โs41586-019-0952-6.
https:/โ/โdoi.org/โ10.1038/โs41586-019-0952-6
[30] B. Yoshida dan A. Kitaev, Decoding yang efisien untuk protokol hayden-preskill, 10.48550/โARXIV.1710.03363 (2017).
https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โARXIV.1710.03363
[31] D. Ding, P. Hayden dan M.Walter, Informasi timbal balik bersyarat dari kesatuan bipartit dan pengacakan, Journal of High Energy Physics 2016 (12), 145 (2016), 10.1007 / JHEP12 (2016) 145.
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP12 (2016) 145
[32] B. Swingle, G. Bentsen et al., Mengukur pengacakan informasi kuantum, Tinjauan Fisik A 94, 040302 (2016), 10.1103/โPhysRevA.94.040302.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.040302
[33] D. Gottesman, Representasi heisenberg dari komputer kuantum (1998), 10.48550/โARXIV.QUANT-PH/โ9807006.
https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โARXIV.QUANT-PH/โ9807006
[34] MA Nielsen dan IL Chuang, Teori informasi kuantum, hal. 528โ607, Cambridge University Press, 10.1017/โCBO9780511976667.016 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667.016
[35] AW Harrow dan A. Montanaro, Supremasi komputasi kuantum, Nature 549(7671), 203โ209 (2017), 10.1038/โnature23458.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature23458
[36] RP Feynman, Simulasi fisika dengan komputer, Jurnal Internasional Fisika Teoritis 21(6), 467 (1982), 10.1007/โBF02650179.
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02650179
[37] L. Leone, SFE Oliviero dkk., Quantum Chaos is Quantum, Quantum 5, 453 (2021), 10.22331/โq-2021-05-04-453.
https:/โ/โdoi.org/โ10.22331/โq-2021-05-04-453
[38] SF Oliviero, L. Leone dan A. Hamma, Transisi dalam kompleksitas keterjeratan dalam rangkaian kuantum acak dengan pengukuran, Physics Letters A 418, 127721 (2021), 10.1016/โj.physleta.2021.127721.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2021.127721
[39] S. Bravyi dan D. Gosset, Peningkatan simulasi klasik sirkuit kuantum yang didominasi oleh gerbang Clifford, Physical Review Letters 116, 250501 (2016), 10.1103 / PhysRevLett.116.250501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.250501
[40] J. Haferkamp, โโF. Montealegre-Mora et al., Quantum homeopati bekerja: Desain kesatuan yang efisien dengan jumlah gerbang non-clifford ukuran sistem yang independen, 10.48550/โARXIV.2002.09524 (2020).
https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โARXIV.2002.09524
[41] P. Boykin, T. Mor et al., Sebuah basis kuantum universal dan toleransi kesalahan baru, Information Processing Letters 75(3), 101 (2000), 10.1016/โS0020-0190(00)00084-3.
https:/โ/โdoi.org/โ10.1016/โS0020-0190(00)00084-3
[42] D. Gottesman, Pengantar koreksi kesalahan kuantum dan komputasi kuantum toleransi kesalahan, 10.48550/โARXIV.0904.2557 (2009).
https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โARXIV.0904.2557
[43] NJ Ross dan P. Selinger, Perkiraan clifford+t bebas ancilla yang optimal dari rotasi-z, Info Kuantum. Hitung. 16(11-12), 901โ953 (2016), 10.26421/โQIC16.11-12-1.
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC16.11-12-1
[44] D. Litinski, Permainan kode permukaan: Komputasi kuantum skala besar dengan operasi kisi, Quantum 3, 128 (2019), 10.22331/โq-2019-03-05-128.
https:/โ/โdoi.org/โ10.22331/โq-2019-03-05-128
[45] T. Bรฆkkegaard, LB Kristensen et al., Realisasi gerbang kuantum yang efisien dengan sirkuit qubit-qutrit superkonduktor, Laporan Ilmiah 9(1) (2019), 10.1038/โs41598-019-49657-1.
https:/โ/โdoi.org/โ10.1038/โs41598-019-49657-1
[46] Q. Wang, M. Li et al., Simulasi fermionik lokal-hamiltonian yang dioptimalkan sumber daya pada komputer kuantum untuk kimia kuantum, Quantum 5, 509 (2021), 10.22331/โq-2021-07-26-509.
https:/โ/โdoi.org/โ10.22331/โq-2021-07-26-509
[47] V. Gheorghiu, M. Mosca dan P. Mukhopadhyay, T-hitung dan kedalaman-t dari setiap kesatuan multi-qubit, 10.48550/โARXIV.2110.10292 (2021).
https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โARXIV.2110.10292
[48] C. Chamon, A. Hamma dan ER Mucciolo, Statistik spektrum keterkaitan dan ketidakterbalikan yang muncul, Physical Review Letters 112, 240501 (2014), 10.1103 / PhysRevLett.112.240501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.240501
[49] D. Shaffer, C. Chamon et al., Statistik spektrum ireversibilitas dan keterjeratan dalam sirkuit kuantum, Jurnal Mekanika Statistik: Teori dan Eksperimen 2014(12), P12007 (2014), 10.1088/โ1742-5468/โ2014/โ12 /p12007.
https:/โ/โdoi.org/โ10.1088/โ1742-5468/โ2014/โ12/โp12007
[50] S. Zhou, Z. Yang dkk., Gerbang T tunggal di sirkuit Clifford menggerakkan transisi ke statistik spektrum keterikatan universal, SciPost Phys. 9, 87 (2020), 10.21468 / SciPostPhys.9.6.087.
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.9.6.087
[51] Z. Yang, A. Hamma et al., Kompleksitas keterjeratan dalam dinamika banyak benda kuantum, termalisasi, dan lokalisasi, Tinjauan Fisik B 96, 020408 (2017), 10.1103/โPhysRevB.96.020408.
https://โ/โdoi.org/โ10.1103/โPhysRevB.96.020408
[52] A. Nahum, J. Ruhman dkk., Pertumbuhan keterjeratan kuantum di bawah dinamika kesatuan acak, Tinjauan Fisik X 7(3) (2017), 10.1103/โphysrevx.7.031016.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.7.031016
[53] A. Nahum, S. Vijay dan J. Haah, Operator tersebar di rangkaian kesatuan acak, Fisik Review X 8, 021014 (2018), 10.1103 / PhysRevX.8.021014.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021014
[54] X. Mi, P. Roushan dkk., Pengacakan informasi dalam sirkuit kuantum, Science 374(6574), 1479โ1483 (2021), 10.1126/โscience.abg5029.
https://โ/โdoi.org/โ10.1126/โscience.abg5029
[55] DA Roberts, D. Stanford dan L. Susskind, Guncangan lokal, Jurnal Fisika Energi Tinggi 2015(3), 51 (2015), 10.1007/โJHEP03(2015)051.
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP03 (2015) 051
[56] S. Moudgalya, T. Devakul et al., Operator menyebar di peta kuantum, Tinjauan Fisik B 99(9) (2019), 10.1103/โphysrevb.99.094312.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.99.094312
[57] L. Amico, F. Baroni et al., Divergensi rentang keterjeratan dalam sistem kuantum dimensi rendah, Phys. Rev. A 74, 022322 (2006), 10.1103/โPhysRevA.74.022322.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.74.022322
[58] N. Linden, S. Popescu dkk., Evolusi mekanik kuantum menuju kesetimbangan termal, Tinjauan Fisik E 79, 061103 (2009), 10.1103/PhysRevE.79.061103.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.79.061103
[59] JR McClean, S. Boixo dkk., Dataran tinggi tandus dalam lanskap pelatihan jaringan saraf kuantum, Nature Communications 9(1), 4812 (2018), 10.1038/โs41467-018-07090-4.
https:/โ/โdoi.org/โ10.1038/โs41467-018-07090-4
[60] Z. Holmes, A. Arrasmith et al., Dataran tinggi tandus menghalangi pengacak pembelajaran, Phys. Pdt. Lett. 126, 190501 (2021), 10.1103/โPhysRevLett.126.190501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.190501
[61] M. Cerezo, A. Sone dkk., Dataran tandus yang bergantung pada fungsi biaya di sirkuit kuantum parametrized dangkal, Nature Communications 12(1), 1791 (2021), 10.1038/โs41467-021-21728-w.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-021-21728-w
[62] RJ Garcia, C. Zhao et al., Dataran tinggi tandus dari pengacak pembelajaran dengan fungsi biaya lokal, 10.48550/โARXIV.2205.06679 (2022).
https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โARXIV.2205.06679
[63] L. Leone, SFE Oliviero dan A. Hamma, Stabilizer Rรฉnyi Entropi, Phys. Pdt. Lett. 128(5), 050402 (2022), 10.1103/โPhysRevLett.128.050402.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.050402
[64] ET Campbell, Catalysis and activation of magic states in fault-tolerant architectures, Physical Review A 83(3) (2011), 10.1103/โphysreva.83.032317.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.83.032317
[65] K. Goto, T. Nosaka dan M. Nozaki, Chaos by magic, 10.48550/โARXIV.2112.14593 (2021).
https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โARXIV.2112.14593
[66] AW Harrow, L. Kong et al., Pemisahan korelasi dan keterjeratan yang tidak berurutan, PRX Quantum 2, 020339 (2021), 10.1103/โPRXQuantum.2.020339.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020339
[67] L. Leone, SFE Oliviero dkk., Untuk mempelajari lubang hitam tiruan, 10.48550/โARXIV.2206.06385 (2022).
https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โARXIV.2206.06385
Dikutip oleh
[1] Lorenzo Leone, Salvatore FE Oliviero, dan Alioscia Hamma, "Sihir menghalangi sertifikasi kuantum", arXiv: 2204.02995.
[2] Tobias Haug dan MS Kim, "Ukuran sihir yang dapat diskalakan untuk komputer kuantum", arXiv: 2204.10061.
[3] Lorenzo Leone, Salvatore FE Oliviero, Stefano Piemontese, Sarah True, dan Alioscia Hamma, โUntuk Mempelajari Lubang Hitam Mengejekโ, arXiv: 2206.06385.
Kutipan di atas berasal dari SAO / NASA ADS (terakhir berhasil diperbarui, 2022-09-22 16:45:47). Daftar ini mungkin tidak lengkap karena tidak semua penerbit menyediakan data kutipan yang cocok dan lengkap.
Tidak dapat mengambil Crossref dikutip oleh data selama upaya terakhir 2022-09-22 16:45:45: Tidak dapat mengambil data yang dikutip oleh untuk 10.22331 / q-2022-09-22-818 dari Crossref. Ini normal jika DOI terdaftar baru-baru ini.
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.