הכנת מצב קוונטי באמצעות איפוס נלווה מהונדס

הכנת מצב קוונטי באמצעות איפוס נלווה מהונדס

חותמת זמן: 27 במרץ 2024 8:51
הכנת מצב קוונטי באמצעות איפוס עזר מהונדס של PlatoBlockchain Data Intelligence. חיפוש אנכי. איי.

דניאל אלקלדה פואנטה1,2, פליקס מוצאי1, Tommaso Calarco1,2,3, ג'ובאנה מוריגי4, ו מתאו ריצי1,2

1Forschungszentrum Jülich, Institute of Quantum Control, Peter Grünberg Institut (PGI-8), 52425 Jülich, גרמניה
2המכון לפיזיקה תיאורטית, אוניברסיטת קלן, 50937 קלן, גרמניה
3Dipartimento di Fisica e Astronomia, אוניברסיטת בולוניה, 40127 בולוניה, איטליה
4פיזיקה תיאורטית, המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת סארלנד, 66123 Saarbrücken, גרמניה

מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.

תַקצִיר

בחקירה תיאורטית זו, אנו בוחנים את האפקטיביות של פרוטוקול המשלב איפוס קוונטי תקופתי להכנת מצבי קרקע של הורים נטולי תסכול. פרוטוקול זה משתמש במילטון היגוי המאפשר צימוד מקומי בין המערכת לדרגות חופש נלוות. במרווחים תקופתיים, המערכת הנלווית מאופסת למצבה ההתחלתי. לזמני איפוס קצרים לאין שיעור, הדינמיקה יכולה להיות משוערת על ידי לינדבלדיאן שמצבו היציב הוא מצב המטרה. עם זאת, עבור זמני איפוס סופיים, שרשרת הסחרור והסיפון מסתבכים בין פעולות האיפוס. כדי להעריך את הפרוטוקול, אנו משתמשים בסימולציות של Matrix Product State וטכניקות מסלול קוונטי, תוך התמקדות בהכנת מצב ספין-1 Affleck-Kennedy-Lib-Tasaki. הניתוח שלנו לוקח בחשבון זמן התכנסות, נאמנות והתפתחות אנרגיה במרווחי איפוס שונים. התוצאות המספריות שלנו מראות שהסתבכות מערכת עזר חיונית להתכנסות מהירה יותר. בפרט, קיים זמן איפוס אופטימלי שבו הפרוטוקול מתפקד בצורה הטובה ביותר. באמצעות קירוב פשוט, אנו מספקים תובנות כיצד לבחור בצורה אופטימלית את אופרטורי המיפוי שיושמו על המערכת במהלך הליך האיפוס. יתרה מזאת, הפרוטוקול מראה עמידות יוצאת דופן בפני סטיות קטנות בזמן האיפוס וברעש ביטול הפאזה. המחקר שלנו מצביע על כך שמפות סטרובוסקופיות באמצעות איפוס קוונטי עשויות להציע יתרונות על פני שיטות חלופיות, כגון הנדסת מאגר קוונטי ופרוטוקולי היגוי של מצב קוונטי, המסתמכות על דינמיקה מרקוביאנית.

► נתוני BibTeX

► הפניות

[1] ג'ון פרסקיל. "מחשוב קוונטי בעידן NISQ ומעבר לו". Quantum 2, 79 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-08-06-79

[2] ינס אייזרט. "סבוך כוח ומורכבות מעגלים קוונטיים". מכתבי סקירה פיזית 127, 020501 (2021). כתובת אתר: https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevlett.127.020501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.127.020501

[3] תמם אלבש ודניאל א.לידר. "חישוב קוונטי אדיאבטי". כומר מוד. פיזי. 90, 015002 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.015002

[4] Pimonpan Sompet, Sarah Hirthe, Dominik Bourgund, Thomas Chalopin, Julian Bibo, Joannis Koepsell, Petar Bojović, Ruben Verresen, Frank Pollmann, Guillaume Salomon, et al. "מימוש שלב haldane מוגן סימטריה בסולמות fermi-hubbard". NaturePages 1–5 (2022). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1038/​s41586-022-04688-z.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-022-04688-z

[5] Zhi-Yuan Wei, Daniel Malz, and J. Ignacio Cirac. "הכנה אדיאבטית יעילה של מצבי רשת טנזור". Physical Review Research 5 (2023).
https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevresearch.5.l022037

[6] C. Schön, E. Solano, F. Verstraete, JI Cirac, ו-MM Wolf. "דור רציף של מצבי מולטיקווביט מסובכים". פיזי. הכומר לט. 95, 110503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.110503

[7] פליקס מוטצוי, מייקל פ.קייכר ופרנק ק וילהלם. "קומפוזיציות זמן ליניאריות ולוגריתמיות של אופרטורים קוונטיים של הרבה גוף". מכתבי סקירה פיזית 119, 160503 (2017). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1103/​physrevlett.119.160503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.119.160503

[8] JF Poyatos, JI Cirac ו-P. Zoller. "הנדסת מאגר קוונטי עם יונים לכודים מקורר בלייזר". פיזי. הכומר לט. 77, 4728–4731 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.77.4728

[9] סוזן פיאלווה, ג'ובאנה מוריגי, דוד ויטלי ולואיז דוידוביץ'. "יצירת קרינה מסובכת איינשטיין-פודולסקי-רוזן דרך מאגר אטומי". פיזי. הכומר לט. 98, 240401 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.240401

[10] S. Diehl, A. Micheli, A. Kantian, B. Kraus, HP Büchler, and P. Zoller. "מצבים ושלבים קוונטיים במערכות קוונטיות פתוחות מונעות עם אטומים קרים". טבע פיזיקה 4, 878–883 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1073

[11] פרנק וסטראטה, מייקל מ. וולף, וג'יי איגנסיו סירק. "חישוב קוונטי והנדסת מצב קוונטי מונע על ידי פיזור". טבע פיזיקה 5, 633–636 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1342

[12] SG שירמר ושיאוטינג וואנג. "ייצוב מערכות קוונטיות פתוחות על ידי הנדסת מאגרים מרקוביאנית". ביקורת פיזית A 81, 062306 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.81.062306

[13] ג'ובאנה מוריגי, יורגן אשנר, ססיליה קורמיק, ייהנג לין, דיטריך לייבפריד ודיוויד ג'יי ווינלנד. "שליטה קוונטית מתפזרת של שרשרת ספין". פיזי. הכומר לט. 115, 200502 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.200502

[14] ליאו ג'ואו, סוונוון צ'וי ומיכאיל די לוקין. "הכנה מתפזרת מוגנת בסימטריה של מצבי תוצר מטריקס". סקירה פיזית A 104, 032418 (2021). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1103/​physreva.104.032418.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.032418

[15] פליקס מוטצוי, אלי הלפרין, שיאוטינג וואנג, קיי בירגיטה וויילי וסופי שירמר. "הסתבכות קיוביט למרחקים ארוכים, מונעת פעולות-גב, איתנה במצב יציב על פני ערוצים מאבדים". סקירה פיזית א 94, 032313 (2016). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1103/​physreva.94.032313.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.94.032313

[16] קווין סי סמית', אלינור קריין, ניית'ן ווייב ו-SM Girvin. "הכנת עומק קבוע דטרמיניסטי של מצב ה-aklt במעבד קוונטי באמצעות מדידות היתוך". PRX Quantum 4 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.4.020315

[17] נתנן טנטיוואסדאקארן, ריאן תורנגרן, אשווין וישוואנת' ורובן ורזן. "הסתבכות לטווח ארוך ממדידת שלבים טופולוגיים מוגנים בסימטריה" (2021). כתובת אתר: https://​/​arxiv.org/​abs/​2112.01519.
arXiv: 2112.01519

[18] קלמנט סיירין, איגור דוצנקו, שינגשינג ג'ואו, ברונו פיודסרף, תיאו ריברצ'יק, סבסטיאן גלייזס, פייר רוצ'ון, מזיאר מיררהימי, האדיס אמיני, מישל ברון ועוד. "משוב קוונטי בזמן אמת מכין ומייצב מצבי מספר פוטון". טבע 477, 73–77 (2011). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1038/​nature10376.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature10376

[19] R Vijay, Chris Maclin, DH Slichter, SJ Weber, KW Murch, Ravi Naik, Alexander N Korotkov, and Irfan Siddiqi. "ייצוב תנודות רבי בקיוביט מוליך-על באמצעות משוב קוונטי". טבע 490, 77–80 (2012). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1038/​nature11505.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature11505

[20] D Riste, M Dukalski, CA Watson, G De Lange, MJ Tiggelman, Ya M Blanter, Konrad W Lehnert, RN Schouten, and L DiCarlo. "הסתבכות דטרמיניסטית של קיוביטים מוליכים-על על ידי מדידת זוגיות ומשוב". טבע 502, 350–354 (2013). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1038/​nature12513.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature12513

[21] הידאו מאבוצ'י. "תיקון שגיאות קוונטי מתמשך כשליטה היברידית קלאסית". New Journal of Physics 11, 105044 (2009). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1088/​1367-2630/​11/​10/​105044.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​11/​10/​105044

[22] יוסף קרקהוף, הנדרה I Nurdin, Dmitri S Pavlichin, והידאו מאבוצ'י. "עיצוב זיכרונות קוונטיים עם בקרה משובצת: מעגלים פוטוניים לתיקון שגיאות קוונטי אוטונומי". מכתבי סקירה פיזית 105, 040502 (2010). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1103/​physrevlett.105.040502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.105.040502

[23] ליי מרטין, פליקס מוטצוי, האנהן לי, מוהן סרובאר וק' בירגיטה ווילי. "דור דטרמיניסטי של הסתבכות מרחוק עם משוב קוונטי פעיל". סקירה פיזית A 92, 062321 (2015). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1103/​physreva.92.062321.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.92.062321

[24] Google Quantum AI. "דיכוי שגיאות קוונטיות על ידי שינוי קנה מידה של קיוביט לוגי של קוד פני השטח". טבע 614, 676–681 (2023). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1038/​s41586-022-05434-1.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-022-05434-1

[25] דניאל בורגרת' וויטוריו ג'ובנטי. "הומוגיזציה מתווכת". פיזי. ר' א 76, 062307 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.062307

[26] דניאל בורגרת' וויטוריו ג'ובנטי. "שליטה מלאה על ידי הרפיה מקומית". פיזי. הכומר לט. 99, 100501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.99.100501

[27] אן מתייס, מארק רודנר, אחים רוש וארז ברג. "דה-מגנטיזציה אדיאבטית ניתנת לתכנות עבור מערכות עם עירורים טריוויאליים וטופולוגיים" (2022). כתובת אתר: https://​/​arxiv.org/​abs/​2210.17256.
arXiv: 2210.17256

[28] סטיטהדי רוי, ג'יי טי צ'אלקר, IV גורני ויובל גפן. "היגוי המושרה על ידי מדידה של מערכות קוונטיות". Physical Review Research 2, 033347 (2020). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1103/​physrevresearch.2.033347.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033347

[29] קריסטופר מור ומרטין נילסון. "חישוב קוונטי מקביל וקודים קוונטיים". SIAM journal on computing 31, 799–815 (2001). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1137/​s0097539799355053.
https: / / doi.org/ 10.1137 / s0097539799355053

[30] רודני ואן מטר ו-Kohei M Itoh. "אקספונציה מודולרית קוונטית מהירה". סקירה פיזית א 71, 052320 (2005). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1103/​physreva.71.052320.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.71.052320

[31] בהסקאר גאור, אדגרד מוניוז-קוריאס והימאנשו תפליאל. "מודולו (2n - 1) מודולו (2023n - 125) מוסיף עומק קוונטי לשאת-מבט קדימה". ב-Proceedings of the Great Lakes Symposium on VLSI 130. עמודים 2023–XNUMX. (XNUMX).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3583781.3590205

[32] קורט ג'ייקובס, שיאוטינג וואנג והווארד מ' ויסמן. "משוב קוהרנטי שמנצח את כל פרוטוקולי המשוב המבוססים על מדידה". New Journal of Physics 16, 073036 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​7/​073036

[33] אנחל ריבאס, סוזנה F Huelga, ומרטין B Plenio. "הסתבכות ואי-מרקוביות של התפתחות קוונטית". מכתבי סקירה פיזית 105, 050403 (2010). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1103/​physrevlett.105.050403.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.105.050403

[34] רובן ורזן, רודריך מוסנר ופרנק פולמן. "סימטריה חד-ממדית הגנה על שלבים טופולוגיים והמעברים שלהם". סקירה פיזית B 96, 165124 (2017). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1103/​physrevb.96.165124.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.96.165124

[35] פרנק פולמן וארי מ' טרנר. "זיהוי שלבים טופולוגיים מוגנים בסימטריה בממד אחד". סקירה פיזית b 86, 125441 (2012). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1103/​physrevb.86.125441.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.86.125441

[36] גאווין ק ברנן ואקימאסה מיאקה. "מחשב קוונטי מבוסס מדידה במצב קרקע מרווח של המילטוני דו-גוף". מכתבי סקירה פיזית 101, 010502 (2008). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1103/​physrevlett.101.010502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.101.010502

[37] P. Filipowicz, J. Javanainen, and P. Meystre. "תיאוריה של מאסר מיקרוסקופי". פיזי. Rev. A 34, 3077–3087 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.34.3077

[38] ג'ון ג'יי סלוסר ופייר מייסטר. "מצבים טנגנטיים וקוטננטיים של השדה האלקטרומגנטי". פיזי. Rev. A 41, 3867–3874 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.41.3867

[39] הנס-יורגן בריגל וברטולד-גיאורג אנגלרט. "דינמיקה מקרוסקופית של מאסר עם סטטיסטיקה של הזרקה לא פוסונית". פיזי. Rev. A 52, 2361–2375 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.2361

[40] תומס ולנס, אנדראס בוכלייטנר, בורקהרד קימרר והנס מאסן. "הכנת מצב קוונטי באמצעות שלמות אסימפטוטית". פיזי. הכומר לט. 85, 3361–3364 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.3361

[41] סוזן פיאלווה, לואיז דוידוביץ', דוד ויטלי וג'ובאנה מוריגי. "הנדסת מאגרים קוונטיים אטומיים לפוטונים". פיזי. ר' א 81, 043802 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.043802

[42] M Hartmann, D Poletti, M Ivanchenko, S Denisov, and P Hänggi. "מצבי זרימה אסימפטוטיים של מערכות קוונטיות פתוחות: תפקיד האינטראקציה". New Journal of Physics 19, 083011 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aa7ceb

[43] M. Weidinger, BTH Varcoe, R. Heerlein, and H. Walther. "מצבי לכידה במיקרומאסר". פיזי. הכומר לט. 82, 3795–3798 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.82.3795

[44] BTH Varcoe, S. Brattke, M. Weidinger, and H. Walther. "הכנת מצבי מספר פוטון טהורים של שדה הקרינה". טבע 403, 743–746 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35001526

[45] G. Morigi, JI Cirac, M. Lewenstein, and P. Zoller. "קירור לייזר במצב קרקע מעבר לגבול ה-lamb-dick". Europhysics Letters 39, 13 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1209 / epl / i1997-00306-3

[46] G. Morigi, JI Cirac, K. Ellinger, and P. Zoller. "קירור בלייזר של אטומים כלואים למצב הקרקע: מצב חשוך בחלל המיקום". פיזי. ר' א 57, 2909–2914 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.2909

[47] ז'אן דליברד, איבן קסטין וקלאוס מולמר. "גישה של פונקציית גל לתהליכי פיזור באופטיקה קוונטית". פיזי. הכומר לט. 68, 580–583 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.580

[48] ר' דום, פ' צולר, וה' ריטש. "סימולציית מונטה קרלו של משוואת האב האטומית לפליטות ספונטניות". פיזי. Rev. A 45, 4879–4887 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.45.4879

[49] TS Cubitt, F. Verstraete, W. Dür ו-JI Cirac. "אפשר להשתמש במצבים הניתנים להפרדה כדי להפיץ הסתבכות". פיזי. הכומר לט. 91, 037902 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.037902

[50] אדגר רולדאן ושמיק גופטה. "פורמליזם אינטגרלי של נתיב לאיפוס סטוכסטי: דוגמאות פתורות בדיוק וקיצורי דרך לריתוק". פיזי. Rev. E 96, 022130 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.022130

[51] B. Mukherjee, K. Sengupta, and Satya N. Majumdar. "דינמיקה קוונטית עם איפוס סטוכסטי". פיזי. רפ' ב 98, 104309 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.98.104309

[52] ר' יין וע' ברקאי. "ההפעלה מחדש מזרזת את זמני הפגיעה בהליכה קוונטית". פיזי. הכומר לט. 130, 050802 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.050802

[53] Jutho Haegeman, J Ignacio Cirac, Tobias J Osborne, Iztok Pižorn, Henri Verschelde, ופרנק Verstraete. "עקרון וריאציה תלוי זמן עבור סריג קוונטים". מכתבי סקירה פיזית 107, 070601 (2011). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1007/​3-540-10579-4_20.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​3-540-10579-4_20

[54] אנדרו ג'יי דיילי. "מסלולים קוונטיים ומערכות קוונטיות פתוחות בגוף רבים". התקדמות בפיזיקה 63, 77–149 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2014.933502

[55] מרכז מחשוב-על Jülich. "Jureca: מודולים ממוקדי נתונים ומגבר המטשמים את ארכיטקטורת מחשוב-העל המודולרית במרכז מחשוב-העל jülich". כתב עת למתקני מחקר בקנה מידה גדול 7, A182 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.17815/​jlsrf-7-182

[56] ארתור גרסיה-סאז, ולנטין מורג וצ'יה ווי. "פערים ספקטרליים של המילטוניים של אפלק-קנדי-ליב-טסאקי המשתמשים בשיטות רשת טנסור". סקירה פיזית B 88, 245118 (2013). כתובת אתר: https://doi.org/​10.1103/​physrevb.88.245118.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.88.245118

מצוטט על ידי

[1] סמואל מוראלס, יובל גפן, איגור גורני, אלכס זזונוב, וריינהולד איגר, "הנדסת מצבים קוונטיים בלתי ניתנים להיגוי עם משוב פעיל", מחקר סקירה גופנית 6 1, 013244 (2024).

[2] Ruoyu Yin, Qingyuan Wang, Sabine Tornow, ואלי ברקאי, "הפעל מחדש את יחסי אי-ודאות לדינמיקה קוונטית מנוטרת", arXiv: 2401.01307, (2024).

[3] אניש אצ'ריה ושמיק גופטה, "מודל מחייב כפוף לאיפוסים מותנים בזמנים אקראיים", ביקורת גופנית E 108 6, 064125 (2023).

[4] סייאן רוי, כריסטיאן אוטו, רפאל תפריט וג'ובאנה מוריגי, "עלייה ונפילה של הסתבכות בין שני קיוביטים באמבט לא מרקוביאני", ביקורת גופנית A 108 3, 032205 (2023).

[5] לוקאס מרטי, רפיק מנסורוגלו ומייקל ג'יי הרטמן, "אלגוריתם קוונטי יעיל למערכות פרמיוניות", arXiv: 2403.14506, (2024).

הציטוטים לעיל הם מ- מודעות SAO / NASA (עודכן לאחרונה בהצלחה 2024-03-28 00:54:20). הרשימה עשויה להיות שלמה מכיוון שלא כל בעלי האתרים מספקים נתוני ציטוט ראויים ומלאים.

On השירות המוזכר של קרוסרף לא נמצאו נתונים על ציטוט עבודות (ניסיון אחרון 2024-03-28 00:54:18)

מאמר זה מתפרסם בקוונטים תחת התקציב ייחוס Creative Commons 4.0 הבינלאומי (CC BY 4.0) רישיון. זכויות יוצרים נשארות עם בעלי זכויות היוצרים המקוריים כמו המחברים או מוסדותיהם.

בול זמן:

עוד מ יומן קוונטים