Traiettoria di entanglement e suo confine

Traiettoria di entanglement e suo confine

Traiettoria di entanglement e suoi confini PlatoBlockchain Data Intelligence. Ricerca verticale. Ai.

Ruge Lin

Centro di ricerca quantistica, Istituto di innovazione tecnologica, Emirati Arabi Uniti.
Dipartimento di Física Quantica i Astrofísica e Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, ​​Spagna.

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In questo articolo presentiamo un nuovo approccio per studiare l’entanglement nel contesto dell’informatica quantistica. La nostra metodologia prevede l'analisi di matrici a densità ridotta in diverse fasi dell'esecuzione di un algoritmo quantistico e la rappresentazione dell'autovalore dominante e dell'entropia di von Neumann su un grafico, creando una "traiettoria di entanglement". Per stabilire i confini della traiettoria, utilizziamo la teoria della matrice casuale. Attraverso l'esame di esempi come il calcolo adiabatico quantistico, l'algoritmo di Grover e l'algoritmo di Shor, dimostriamo che la traiettoria dell'entanglement rimane entro i confini stabiliti, esibendo caratteristiche uniche per ciascun esempio. Inoltre, mostriamo che questi confini e caratteristiche possono essere estesi a traiettorie definite da misure di entropia alternative. La traiettoria di entanglement funge da proprietà invariante di un sistema quantistico, mantenendo la coerenza tra diverse situazioni e definizioni di entanglement. Le simulazioni numeriche che accompagnano questa ricerca sono disponibili tramite accesso aperto.

► dati BibTeX

► Riferimenti

, Richard Jozsa e Noah Linden. Sul ruolo dell'entanglement nell'accelerazione computazionale quantistica. Atti della Royal Society di Londra. Serie A: Scienze matematiche, fisiche e ingegneristiche, DOI: 10.1098/​rspa.2002.1097.
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2002.1097

, Román Orús e José I Latorre. Universalità dell'entanglement e complessità del calcolo quantistico. Revisione fisica A, DOI: 10.1103/​PhysRevA.69.052308.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.69.052308

, Guifre Vidal. Simulazione classica efficiente di calcoli quantistici leggermente entangled. Lettere di revisione fisica, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.91.147902.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.147902

, David Gross, Steve T Flammia e Jens Eisert. La maggior parte degli stati quantistici sono troppo legati per essere utili come risorse computazionali. Lettere di revisione fisica, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.102.190501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.190501

, Ingemar Bengtsson e Karol Życzkowski. Geometria degli stati quantistici: un'introduzione all'entanglement quantistico. Cambridge University Press, DOI: 10.1017/​CBO9780511535048.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511535048

, Stavros Efthymiou, Sergi Ramos-Calderer, Carlos Bravo-Prieto, Adrián Pérez-Salinas, Diego García-Martín, Artur Garcia-Saez, José Ignacio Latorre e Stefano Carrazza. Qibo: un framework per la simulazione quantistica con accelerazione hardware. Scienza e tecnologia quantistica, DOI: 10.1088/​2058-9565/​ac39f5.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​ac39f5

, Stavros Efthymiou, Marco Lazzarin, Andrea Pasquale e Stefano Carrazza. Simulazione quantistica con compilazione just-in-time. Quantistico, DOI: 10.22331/​q-2022-09-22-814.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-09-22-814

, Ruge Lin. https://​/​github.com/​gogoko699/​random-density-matrix.
https://​/​github.com/​gogoko699/​random-density-matrix

, Tameem Albash e Daniel A Lidar. Calcolo quantistico adiabatico. Recensioni di fisica moderna, DOI: 10.1103/​RevModPhys.90.015002.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.015002

, Neil G Dickson e MHS Amin. L’ottimizzazione quantistica adiabatica fallisce per problemi np-completi? Lettere di revisione fisica, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.106.050502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.106.050502

, Marko Žnidarič e Martin Horvat. Complessità esponenziale di un algoritmo adiabatico per un problema np-completo. Revisione fisica A, DOI: 10.1103/​PhysRevA.73.022329.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.022329

, Sergi Ramos-Calderer. https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples /​adiabatic3sat.
https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples/​adiabatic3sat

, Lov K Grover. Un algoritmo veloce di meccanica quantistica per la ricerca nei database. Atti del ventottesimo simposio annuale ACM sulla teoria dell'informatica, DOI: 10.1145/​237814.237866.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 237814.237866 mila

, Sergi Ramos-Calderer. https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples /​grover3sat.
https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples/​grover3sat

, Alexander M Dalzell, Nicola Pancotti, Earl T Campbell e Fernando GSL Brandão. Attenzione al divario: ottieni un'accelerazione quantica da super-grover saltando fino alla fine. Atti del 55° Simposio annuale ACM sulla teoria dell'informatica, DOI: 10.1145/​3564246.3585203.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3564246.3585203 mila

, Thomas Dueholm Hansen, Haim Kaplan, Or Zamir e Uri Zwick. Algoritmi k-sat più veloci che utilizzano biased-ppsz. Atti del 51° Simposio annuale ACM SIGACT sulla teoria dell'informatica, DOI: 10.1145/​3313276.3316359.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3313276.3316359 mila

, Sergi Ramos-Calderer, Emanuele Bellini, José I Latorre, Marc Manzano e Victor Mateu. Ricerca quantistica di preimmagini di funzioni hash in scala. Elaborazione delle informazioni quantistiche, DOI: 10.1007/​s11128-021-03118-9.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-021-03118-9

, Daniel J Bernstein. Chacha, una variante della salsa20. Registro dell'officina della SASC.
https://​/​cr.yp.to/​chacha/​chacha-20080120.pdf

, Sergi Ramos-Calderer. https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples /​hash-grover.
https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples/​hash-grover

, Peter W. Shor. Algoritmi tempo-polinomiali per la fattorizzazione prima e logaritmi discreti su un computer quantistico. Recensione SIAM, DOI: 10.1137/​S0097539795293172.
https: / / doi.org/ 10.1137 / S0097539795293172

, Vivien M. Kendon e William J. Munro. Entanglement e suo ruolo nell'algoritmo di Shor. arXiv:quant-ph/​0412140.
arXiv: Quant-ph / 0412140

, Sergi Ramos-Calderer. https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples/​shor.
https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples/​shor

, Robert B. Griffiths e Chi-Sheng Niu. Trasformata semiclassica di Fourier per il calcolo quantistico. Lettere di revisione fisica, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.76.3228.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.76.3228

, S Parker e MB Plenio. Simulazioni di entanglement dell'algoritmo di Shor. Giornale di ottica moderna, DOI: 10.1080/​09500340110107207.
https: / / doi.org/ 10.1080 / 09500340110107207 mila

, Stephane Beauregard. Circuito per l'algoritmo di Shor che utilizza qubit $2n+3$. arXiv:quant-ph/​0205095.
arXiv: Quant-ph / 0205095

, Samuel L Braunstein. Geometria dell'inferenza quantistica. Lettere di fisica A, DOI: 10.1016/​0375-9601(96)00365-9.
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(96)00365-9

, Hans-Jürgen Sommers e Karol Życzkowski. Proprietà statistiche delle matrici di densità casuale. Journal of Physics A: Mathematical and General, DOI: 10.1088/​0305-4470/​37/​35/​004.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​37/​35/​004

, Ione Nechita. Asintotici di matrici di densità casuale. Annales Henri Poincaré, DOI: 10.1007/​s00023-007-0345-5.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00023-007-0345-5

, Satya N. Majumdar. Autovalori estremi di matrici di Wishart: applicazione a sistemi bipartiti entangled. Oxford Academic, DOI: 10.1093/​oxfordhb/​9780198744191.013.37.
https://​/​doi.org/​10.1093/​oxfordhb/​9780198744191.013.37

, Adina Roxana Feier. Metodi di dimostrazione nella teoria delle matrici casuali. https://​/​www.math.harvard.edu/​media/​feier.pdf.
https://​/​www.math.harvard.edu/​media/​feier.pdf

, Giacomo Livan, Marcel Novaes e Pierpaolo Vivo. Introduzione alla teoria e alla pratica delle matrici casuali. Springer Cham, DOI: 10.1007/​978-3-319-70885-0.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-70885-0

, ZD Bai. Metodologie nell'analisi spettrale di matrici casuali di grandi dimensioni, una revisione. Progressi nella statistica, DOI: 10.1142/​9789812793096_0015.
https: / / doi.org/ 10.1142 / 9789812793096_0015

, Uffe Haagerup e Steen Thorbjørnsen. Matrici aleatorie a elementi gaussiani complessi. Expositiones Mathematicae, DOI: 10.1016/​S0723-0869(03)80036-1.
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0723-0869(03)80036-1

, Marc Potters e Jean-Philippe Bouchaud. Un primo corso sulla teoria delle matrici casuali: per fisici, ingegneri e scienziati dei dati. Cambridge University Press, DOI: 10.1017/​9781108768900.
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781108768900 mila

, Vladimir A Marčenko e Leonid Andreevich Pastur. Distribuzione degli autovalori per alcuni insiemi di matrici casuali. Matematica dell'URSS-Sbornik, DOI: 10.1070/​SM1967v001n04ABEH001994.
https:/​/​doi.org/​10.1070/​SM1967v001n04ABEH001994

, John Wishart. La distribuzione generalizzata del momento del prodotto nei campioni di una popolazione multivariata normale. Biometrika, DOI: 10.1093/​biomet/​20A.1-2.32.
https://​/​doi.org/​10.1093/​biomet/​20A.1-2.32

, Greg W Anderson, Alice Guionnet e Ofer Zeitouni. Introduzione alle matrici casuali. Cambridge University Press, DOI: 10.1017/​CBO9780511801334.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511801334

, Carl D. Meyer. Analisi matriciale e algebra lineare applicata. SIAM, DOI: 10.1137/​1.9781611977448.
https: / / doi.org/ 10.1137 / 1.9781611977448 mila

, GR Belitskii, Yurii I. Lyubich. Norme matriciali e loro applicazioni. Birkhäuser, DOI: 10.1007/​978-3-0348-7400-7.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-0348-7400-7

, Jean-Phillipe Bouchaud e Marc Potters. Applicazioni finanziarie della teoria delle matrici casuali: una breve rassegna. Oxford Academic, DOI: 10.1093/​oxfordhb/​9780198744191.013.40.
https://​/​doi.org/​10.1093/​oxfordhb/​9780198744191.013.40

, Craig A Tracy e Harold Widom. Sugli insiemi di matrici ortogonali e simplettiche. Comunicazioni in Fisica Matematica, DOI: 10.1007/​BF02099545.
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02099545

, Craig A Tracy e Harold Widom. Funzioni di distribuzione per autovalori più grandi e loro applicazioni. arXiv:math-ph/​0210034.
arXiv: math-ph / 0210034

, Iain M Johnstone. Sulla distribuzione dell'autovalore più grande nell'analisi delle componenti principali. Gli Annali di statistica, DOI: 10.1214/​aos/​1009210544.
https: / / doi.org/ 10.1214 / AOS / 1009210544 mila

, Marco Chiani. Distribuzione dell'autovalore più grande per matrici casuali reali di Wishart e gaussiane e semplice approssimazione per la distribuzione di Tracy-Widom. Journal of Multivariate Analysis, DOI: 10.1016/​j.jmva.2014.04.002.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.jmva.2014.04.002

, Jinho Baik, Gérard Ben Arous e Sandrine Péché. Transizione di fase dell'autovalore più grande per matrici di covarianza campionaria complesse non nulle. Annali della probabilità, DOI: 10.1214/​009117905000000233.
https: / / doi.org/ 10.1214 / 009117905000000233 mila

, Vinayak e Marko Žnidarič. Dinamica dei sottosistemi in evoluzione hamiltoniana casuale. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, DOI: 10.1088/​1751-8113/​45/​12/​125204.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​45/​12/​125204

, Vinayak e Akhilesh Pandey. Ensemble Wishart correlati e serie temporali caotiche. Revisione fisica E, DOI: 10.1103/​PhysRevE.81.036202.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.81.036202

, Vinyak. Densità spettrale degli insiemi Wishart correlati non centrali. Revisione fisica E, DOI: 10.1103/​PhysRevE.90.042144.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.90.042144

, Don N Pagina. Entropia media di un sottosistema. Lettere di revisione fisica, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.71.1291.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.71.1291

, Siddhartha Sen. Entropia media di un sottosistema quantistico. Lettere di revisione fisica, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.77.1.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.77.1

, Rajarshi Pal e Arul Lakshminarayan. Sondare la casualità degli stati ergodici: statistiche di valore estremo nelle fasi ergodiche e localizzate a molti corpi. arXiv:2002.00682 [cond-mat.dis-nn].
arXiv: 2002.00682

, Karol Zyczkowski e Hans-Jürgen Sommers. Misure indotte nello spazio degli stati quantistici misti. Journal of Physics A: Mathematical and General, DOI: 10.1088/​0305-4470/​34/​35/​335.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​335

, Patrick Hayden, Debbie W. Leung e Andreas Winter. Aspetti dell'entanglement generico. Comunicazioni in fisica matematica, DOI: 10.1007/​s00220-006-1535-6.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1535-6

, Wolfram Helwig e Wei Cui. Stati assolutamente massimamente entangled: esistenza e applicazioni. arXiv:1306.2536 [quant-ph].
arXiv: 1306.2536

, Dardo Goyeneche, Daniel Alsina, José I Latorre, Arnau Riera e Karol Życzkowski. Stati assolutamente massimamente entangled, progetti combinatori e matrici multiunitarie. Revisione fisica A, DOI: 10.1103/​PhysRevA.92.032316.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.032316

, F. Huber e N. Wyderka. Tabella degli stati AME. https://​/​tp.nt.uni-siegen.de/​ame/​ame.html.
https://​/​tp.nt.uni-siegen.de/​ame/​ame.html

, José I Latorre e Germán Sierra. Calcolo quantistico delle funzioni dei numeri primi. arXiv:1302.6245 [quant-ph].
arXiv: 1302.6245

, José I Latorre e Germán Sierra. C'è entanglement nei numeri primi. arXiv:1403.4765 [quant-ph].
arXiv: 1403.4765

, Diego Garcia-Martin, Eduard Ribas, Stefano Carrazza, José I Latorre e Germán Sierra. Lo stato Primo e i suoi parenti quantistici. Quantistico, DOI: 10.22331/​q-2020-12-11-371.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-12-11-371

, Murray Rosenblatt. Un teorema del limite centrale e una condizione di mescolamento forte. Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti d'America, DOI: 10.1073/pnas.42.1.43.
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.42.1.43

, Hui Li e F Duncan M Haldane. Spettro di entanglement come generalizzazione dell'entropia di entanglement: identificazione dell'ordine topologico negli stati dell'effetto Hall quantistico frazionario non abeliano. Lettere di revisione fisica, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.101.010504.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.010504

, J Ignacio Cirac, Didier Poilblanc, Norbert Schuch e Frank Verstraete. Spettro di entanglement e teorie al contorno con stati di coppia entangled proiettati. Revisione fisica B, DOI: 10.1103/​PhysRevB.83.245134.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.83.245134

, Sudipto Singha Roy, Silvia N Santalla, Javier Rodríguez-Laguna e Germán Sierra. Corrispondenza di bulk-edge nella fase Haldane dell'Hamiltoniano di spin bilineare-biquadratico-$1$. Journal of Statistical Mechanics: Teoria ed esperimento, DOI: 10.1088/​1742-5468/​abf7b4.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-5468/​abf7b4

, Vincenzo Alba. Spazio di intrappolamento, angoli e rottura della simmetria. arXiv:2010.00787 [cond-mat.stat-mech].
https: / / doi.org/ 10.21468 mila / SciPostPhys.10.3.056
arXiv: 2010.00787

, Pasquale Calabrese e Alexandre Lefevre. Spettro di entanglement in sistemi unidimensionali. Revisione fisica A, DOI: 10.1103/​PhysRevA.78.032329.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.78.032329

, Andreas M Läuchli, Emil J Bergholtz, Juha Suorsa e Masudul Haque. Spettri di entanglement districanti di stati hall quantistici frazionari su geometrie toroidali. Lettere di revisione fisica, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.104.156404.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.104.156404

, Michael A Nielsen e Isaac Chuang. Calcolo quantistico e informazione quantistica. Cambridge University Press, DOI: 10.1017/​CBO9780511976667.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

, Frank Nielsen e Richard Nock. Su entropie e divergenze di Tényi e Tsallis per famiglie esponenziali. arXiv:1105.3259 [cs.IT].
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​45/​3/​032003
arXiv: 1105.3259

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Impossibile recuperare Crossref citato da dati durante l'ultimo tentativo 2024-03-14 11:58:50: Impossibile recuperare i dati citati per 10.22331 / q-2024-03-14-1282 da Crossref. Questo è normale se il DOI è stato registrato di recente. Su ANNUNCI SAO / NASA non sono stati trovati dati su citazioni (ultimo tentativo 2024-03-14 11:58:51).

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