Protocolli di misurazione randomizzati per le teorie di Gauge su reticolo

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Jacob Bringwatt^1,2, Jonathan Kunjummen^1,2e Niklas Mueller³

¹Joint Center for Quantum Information and Computer Science, NIST/Università del Maryland, College Park, Maryland 20742, USA
²Joint Quantum Institute/NIST, Università del Maryland, College Park, Maryland 20742, USA
³InQubator for Quantum Simulation (IQuS), Dipartimento di Fisica, Università di Washington, Seattle, WA 98195, USA.

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Astratto

I protocolli di misurazione randomizzati, comprese le ombre classiche, la tomografia dell'entanglement e il benchmarking randomizzato, sono tecniche potenti per stimare gli osservabili, eseguire la tomografia degli stati o estrarre le proprietà di entanglement degli stati quantistici. Sebbene svelare l’intricata struttura degli stati quantistici sia generalmente difficile e dispendioso in termini di risorse, i sistemi quantistici in natura sono spesso strettamente vincolati dalle simmetrie. Ciò può essere sfruttato dagli schemi di misurazione randomizzati attenti alla simmetria che proponiamo, offrendo chiari vantaggi rispetto alla randomizzazione cieca dalla simmetria, come la riduzione dei costi di misurazione, consentendo la mitigazione degli errori basata sulla simmetria negli esperimenti, consentendo la misurazione differenziata della struttura di entanglement della teoria di Gauge (reticolo), e, potenzialmente, la verifica di stati topologicamente ordinati in esperimenti esistenti e a breve termine. Fondamentalmente, a differenza dei protocolli di misurazione randomizzata cieca per simmetria, questi ultimi compiti possono essere eseguiti senza riapprendere le simmetrie attraverso la ricostruzione completa della matrice di densità.

Protocolli di misurazione randomizzati per teorie di calibro reticolare PlatoBlockchain Data Intelligence. Ricerca verticale. Ai.

Immagine in primo piano: un'illustrazione schematica del nostro protocollo di misurazione randomizzata attento alla simmetria, che preserva la struttura di simmetria degli stati, rispetto agli approcci ciechi alla simmetria.

Riepilogo popolare

Uno stato quantistico può codificare informazioni esponenziali. Solo una piccola quantità di queste informazioni viene generalmente rivelata da una singola misurazione. I protocolli di misurazione randomizzati offrono una strada promettente per superare questa limitazione, consentendo l'accesso a molte quantità di interesse pur richiedendo relativamente poche misurazioni. In questo lavoro, suggeriamo di migliorare gli strumenti di misurazione randomizzata facendo uso di una situazione onnipresente nei sistemi quantistici naturali e ingegnerizzati, la presenza di simmetrie. Il nostro approccio attento alla simmetria fornisce un metodo diretto per estrarre la struttura di entanglement di sistemi quantistici a molti corpi senza la necessità di una tomografia completa. Una delle principali applicazioni è lo studio e la verifica delle fasi topologicamente ordinate nei materiali quantistici sintetici, un passo verso l'abilitazione dell'elaborazione delle informazioni quantistiche con tolleranza ai guasti o la misurazione della struttura di entanglement delle teorie di calibro negli esperimenti di simulazione quantistica.

► dati BibTeX

@articolo{Bringewatt2024randomizzato, doi = {10.22331/q-2024-03-27-1300}, URL = {https://doi.org/10.22331/q-2024-03-27-1300}, titolo = {Protocolli di misurazione randomizzati per le teorie di Gauge reticolare}, autore = {Bringewatt, Jacob e Kunjummen, Jonathan e Mueller, Niklas}, diario = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, editore = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {8}, pagine = {1300}, mese = marzo, anno = {2024} }

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Citato da

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[7] Lento Nagano, Alexander Miessen, Tamiya Onodera, Ivano Tavernelli, Francesco Tacchino e Koji Terashi, "Apprendimento dei dati quantistici per simulazioni quantistiche nella fisica delle alte energie", Ricerca sulla revisione fisica 5 4, 043250 (2023).

Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2024-03-28 01:48:03). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

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Fonte: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-03-27-1300/

Timestamp: 27 Marzo 2024

Timestamp: 24 Maggio 2023

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