人工補助リセットによる量子状態の準備

人工補助リセットによる量子状態の準備

PlatoBlockchain Data Intelligence をリセットするエンジニアリング補助機能による量子状態の準備。垂直検索。あい。

ダニエル・アルカルデ・プエンテ1,2, フェリックス・モッツォイ1, トンマーゾ カラルコ1,2,3, ジョヴァンナ・モリギ4, マッテオ・リッツィ1,2

1Forschungszentrum Jülich、量子制御研究所、ピーター グリュンベルク研究所 (PGI-8)、52425 ユーリッヒ、ドイツ
2ケルン大学理論物理学研究所、50937 ケルン、ドイツ
3Dipartimento di Fisica e Astronomia、ボローニャ大学、40127 ボローニャ、イタリア
4理論物理学、ザールランド大学物理学科、66123 ザールブリュッケン、ドイツ

この論文を興味深いと思うか、議論したいですか? SciRateを引用するかコメントを残す.

抽象

この理論的研究では、フラストレーションのない親ハミルトニアンの基底状態を準備するために、周期的な量子リセットを組み込んだプロトコルの有効性を検証します。このプロトコルは、システムと補助自由度の間のローカル結合を可能にするステアリング ハミルトニアンを使用します。補助システムは定期的に初期状態にリセットされます。リセット時間が無限に短い場合、ダイナミクスは、定常状態がターゲット状態であるリンドブラディアンによって近似できます。ただし、有限のリセット時間では、リセット操作の間にスピン チェーンと付属部品が絡まってしまいます。プロトコルを評価するために、スピン 1 アフレック・ケネディ・リーブ・タサキ状態の準備に焦点を当てた、行列積状態シミュレーションと量子軌道技術を採用します。私たちの分析では、さまざまなリセット間隔での収束時間、忠実度、エネルギーの進化が考慮されています。我々の数値結果は、より速い収束には補助システムのエンタングルメントが不可欠であることを示しています。特に、プロトコルが最高のパフォーマンスを発揮する最適なリセット時間が存在します。単純な近似を使用して、リセット手順中にシステムに適用されるマッピング演算子を最適に選択する方法についての洞察を提供します。さらに、このプロトコルは、リセット時間の小さな偏差や位相ずれノイズに対して顕著な回復力を示します。私たちの研究は、量子リセットを使用したスト​​ロボマップが、マルコフ力学に依存する量子リザバーエンジニアリングや量子状態ステアリングプロトコルなどの代替方法よりも利点がある可能性があることを示唆しています。

►BibTeXデータ

►参照

【1] ジョン・プレスキル。 「NISQ 時代以降の量子コンピューティング」。 クォンタム 2、79 (2018)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-08-06-79

【2] イェンス・アイザート。 「もつれ合う電力と量子回路の複雑さ」。 Physical Review Letters 127、020501 (2021)。 URL: https://doi.org/10.1103/physrevlett.127.020501。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.127.020501

【3] Tameem Albash と Daniel A. Lidar。 「断熱量子計算」。 Rev.Mod. 物理。 90, 015002 (2018).
https:/ / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.015002

【4] ピモンパン・ソンペット、サラ・ハーテ、ドミニク・ブルゴーニュ、トーマス・シャロパン、ジュリアン・ビボ、ジョアニス・ケプセル、ペタル・ボジョヴィッチ、ルーベン・ヴェレセン、フランク・ポールマン、ギョーム・サロモン、他。 「フェルミ・ハバードラダーにおける対称性が保護されたハルダン相の実現」。ネイチャーページ 1 ~ 5 (2022)。 URL: https://doi.org/10.1038/s41586-022-04688-z。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / s41586-022-04688-z

【5] Zhi-Yuan Wei、Daniel Malz、J. Ignacio Cirac。 「テンソルネットワーク状態の効率的な断熱準備」。フィジカルレビュー研究 5 (2023)。
https:/ / doi.org/ 10.1103/ physrevresearch.5.l022037

【6] C. Schön、E. Solano、F. Verstraete、JI Cirac、MM Wolf。 「絡み合ったマルチキュービット状態の連続生成」。 物理。 Rev.Lett. 95、110503 (2005)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.110503

【7] フェリックス・モッツォイ、マイケル・P・カイヒャー、フランク・K・ヴィルヘルム。 「量子多体演算子の線形および対数時間構成」。フィジカルレビューレター 119、160503 (2017)。 URL: https://doi.org/10.1103/physrevlett.119.160503。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.119.160503

【8] J・F・ポヤトス、JI・シラク、P・ツォラー。 「レーザー冷却トラップイオンを用いた量子リザーバーエンジニアリング」。物理学。レット牧師。 77、4728–4731 (1996)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.77.4728

【9] スザンヌ・ピエラワ、ジョヴァンナ・モリギ、ダビド・ヴィターリ、ルイス・ダビドヴィッチ。 「原子貯蔵庫を通したアインシュタイン・ポドルスキー・ローゼンもつれ放射線の生成」。物理学。レット牧師。 98、240401 (2007)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.240401

【10] S. Diehl、A. Micheli、A. Kantian、B. Kraus、HP Büchler、および P. Zoller。 「冷たい原子を含む駆動された開いた量子システムにおける量子の状態と位相」。 Nature Physics 4、878–883 (2008)。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / nphys1073

【11] フランク・フェルストレート、マイケル・M・ウルフ、J・イグナシオ・シラク。 「散逸によって駆動される量子計算と量子状態工学」。 Nature Physics 5、633–636 (2009)。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / nphys1342

【12] SGシルマーとシャオティン・ワン。 「マルコフのリザーバー工学によるオープン量子システムの安定化」。フィジカル レビュー A 81、062306 (2010)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physreva.81.062306

【13] ジョヴァンナ・モリギ、ユルゲン・エシュナー、セシリア・コーミック、リン・イーヘン、ディートリッヒ・ライブフリート、デヴィッド・J・ワインランド。 「スピンチェーンの散逸量子制御」。物理学。レット牧師。 115、200502 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.200502

【14] レオ・チョウ、スンウォン・チェ、ミハイル・D・ルーキン。 「対称性が保護されたマトリックス積状態の散逸的準備」。フィジカルレビュー A 104、032418 (2021)。 URL: https://doi.org/10.1103/physreva.104.032418。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.032418

【15] フェリックス・モッツォイ、イーライ・ハルペリン、シャオティン・ワン、K・ビルギッタ・ウェイリー、ソフィー・シルマー。 「損失の多いチャネル上でのバックアクション駆動の堅牢な定常状態の長距離量子ビットもつれ」。フィジカル レビュー A 94、032313 (2016)。 URL: https://doi.org/10.1103/physreva.94.032313。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physreva.94.032313

【16] ケビン・C・スミス、エレノア・クレーン、ネイサン・ウィーブ、SM・ガービン。 「核融合測定を使用した量子プロセッサ上での aklt 状態の決定論的一定深さの準備」。 PRX クアンタム 4 (2023)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.4.020315

【17] ナサナン・タンティバサダカーン、ライアン・ソーングレン、アシュビン・ヴィシュワナート、ルーベン・ヴェレセン。 「対称性が保護されたトポロジカル位相の測定による長距離エンタングルメント」(2021)。 URL: https://arxiv.org/abs/2112.01519。
arXiv:2112.01519

【18] クレマン・サイリン、イーゴリ・ドツェンコ、周星興、ブルーノ・ポーデサーフ、テオ・リバルチック、セバスチャン・グレーズ、ピエール・ルーション、マジャル・ミラヒミ、ハディス・アミニ、ミシェル・ブリュン 他。 「リアルタイム量子フィードバックは光子数状態を準備し、安定化します。」 Nature 477、73–77 (2011)。 URL: https://doi.org/10.1038/nature10376。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / nature10376

【19] R・ビジェイ、クリス・マックリン、DH・スリヒター、S・J・ウェーバー、K・W・マーチ、ラビ・ナイク、アレクサンダー・N・コロトコフ、イルファン・シディキ。 「量子フィードバックを使用した超伝導量子ビットのラビ振動の安定化」。 Nature 490、77–80 (2012)。 URL: https://doi.org/10.1038/nature11505。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / nature11505

【20] D・リスト、M・デュカルスキー、CA・ワトソン、G・デ・ランゲ、M・J・ティゲルマン、Ya・M・ブランター、コンラッド・W・レーナート、RN・スハウテン、L・ディカルロ。 「パリティ測定とフィードバックによる超伝導量子ビットの決定論的もつれ」。 Nature 502、350–354 (2013)。 URL: https://doi.org/10.1038/nature12513。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / nature12513

【21] 馬渕英雄君。 「古典的なハイブリッド制御としての連続量子誤り訂正」。 New Journal of Physics 11、105044 (2009)。 URL: https:/ / doi.org/ 10.1088/ 1367-2630/ 11/ 10/ 105044。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​11/​10/​105044

【22] ジョゼフ・ケルクホフ、ヘンドラ・I・ヌルディン、ドミトリー・S・パブリチン、馬渕英雄。 「組み込み制御による量子メモリの設計: 自律的な量子誤り訂正のためのフォトニック回路」。 Physical Review Letters 105、040502 (2010)。 URL: https://doi.org/10.1103/physrevlett.105.040502。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.105.040502

【23] リー・マーティン、フェリックス・モッツォイ、ハンハン・リー、モハン・サロヴァール、K・ビルギッタ・ウェイリー。 「アクティブな量子フィードバックによる遠隔エンタングルメントの決定論的生成」。フィジカル レビュー A 92、062321 (2015)。 URL: https://doi.org/10.1103/physreva.92.062321。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physreva.92.062321

【24] Googleの量子AI。 「表面コード論理量子ビットをスケーリングすることによる量子エラーの抑制」。 Nature 614、676–681 (2023)。 URL: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05434-1。
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-022-05434-1

【25] ダニエル・ブルガースとヴィットリオ・ジョヴァネッティ。 「媒介均質化」。物理学。 Rev. A 76、062307 (2007)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.062307

【26] ダニエル・ブルガースとヴィットリオ・ジョヴァネッティ。 「局所誘発リラクゼーションによる完全制御」。物理学。レット牧師。 99、100501 (2007)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.99.100501

【27] アン・マティス、マーク・ラドナー、アヒム・ロッシュ、エレズ・バーグ。 「自明なトポロジカル励起を伴うシステムのためのプログラム可能な断熱消磁」 (2022)。 URL: https://arxiv.org/abs/2210.17256。
arXiv:2210.17256

【28] スティタディ・ロイ、JT・チョーカー、IV・ゴルニー、ユヴァル・ゲフェン。 「量子システムの測定によるステアリング」。 Physical Review Research 2、033347 (2020)。 URL: https://doi.org/10.1103/physrevresearch.2.033347。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033347

【29] クリストファー・ムーアとマーティン・ニルソン。 「並列量子計算と量子符号」。 SIAM ジャーナル オン コンピューティング 31、799–815 (2001)。 URL: https://doi.org/10.1137/s0097539799355053。
https:/ / doi.org/ 10.1137 / s0097539799355053

【30] ロドニー・ヴァン・メーターとKohei M Itoh。 「高速量子モジュラーべき乗」。フィジカル レビュー A 71、052320 (2005)。 URL: https://doi.org/10.1103/physreva.71.052320。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physreva.71.052320

【31] バスカール・ガウル、エドガルド・ムニョス=コラス、ヒマンシュ・タプリヤル。 「対数深さ量子桁上げ先読みモジュロ (2n – 1) 加算器」。 VLSI 2023 に関する五大湖シンポジウムの議事録。125 ~ 130 ページ。 (2023年)。
https:/ / doi.org/ 10.1145 / 3583781.3590205

【32] カート・ジェイコブス、シャオティン・ワン、ハワード・M・ワイズマン。 「あらゆる測定ベースのフィードバック プロトコルに勝る一貫したフィードバック」。 New Journal of Physics 16、073036 (2014)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​7/​073036

【33] アンヘル・リバス、スサナ・F・ウエルガ、マーティン・B・プレニオ。 「量子進化のもつれと非マルコヴィアン性」。物理的レビューレター 105、050403 (2010)。 URL: https://doi.org/10.1103/physrevlett.105.050403。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.105.050403

【34] ルーベン・フェレーセン、ローデリヒ・メスナー、フランク・ポールマン。 「一次元の対称性はトポロジカル相とその遷移を保護しました。」フィジカルレビュー B 96、165124 (2017)。 URL: https://doi.org/10.1103/physrevb.96.165124。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physrevb.96.165124

【35] フランク・ポールマンとアリ・M・ターナー。 「一次元における対称性が保護されたトポロジカル位相の検出」。物理的レビュー b 86、125441 (2012)。 URL: https://doi.org/10.1103/physrevb.86.125441。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physrevb.86.125441

【36] ギャビン・K・ブレネンと三宅昭正。 「二体ハミルトニアンのギャップのある基底状態における測定ベースの量子コンピューター」。フィジカルレビューレター 101、010502 (2008)。 URL: https://doi.org/10.1103/physrevlett.101.010502。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.101.010502

【37] P. フィリポヴィッチ、J. ジャワナイネン、P. メイストル。 「微視的なメーザーの理論」。物理学。 Rev. A 34、3077–3087 (1986)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.34.3077

【38] ジョン・J・スローサーとピエール・メストル。 「電磁場の正接と余接の状態」。物理学。 Rev. A 41、3867–3874 (1990)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.41.3867

【39] ハンス=ユルゲン・ブリーゲルとベルトルト=ゲオルグ・イングラート。 「非ポアソン注入統計によるメーザーの巨視的ダイナミクス」。物理学。 Rev. A 52、2361–2375 (1995)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.2361

【40] トーマス・ウェレンス、アンドレアス・ブフライトナー、ブルクハルト・クンメラー、ハンス・マーセン。 「漸近完全性による量子状態の準備」。物理学。レット牧師。 85、3361–3364 (2000)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.3361

【41] スザンヌ・ピエラワ、ルイス・ダビドヴィッチ、ダビド・ヴィターリ、ジョバンナ・モリジ。 「光子の原子量子貯蔵庫の工学的研究」。物理学。 Rev. A 81、043802 (2010)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.043802

【42] M ハートマン、D ポレッティ、M イワンチェンコ、S デニソフ、P ヘンギ。 「開いた量子システムの漸近フロッケット状態: 相互作用の役割」。 New Journal of Physics 19、083011 (2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1088/ 1367-2630/ aa7ceb

【43] M. Weidinger、BTH Varcoe、R. Heerlein、および H. Walther。 「マイクロメーザーの状態をトラップする」。物理学。レット牧師。 82、3795–3798 (1999)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.82.3795

【44] BTH Varcoe、S. Brattke、M. Weidinger、および H. Walther。 「放射線場の純粋な光子数状態の準備」。 Nature 403、743–746 (2000)。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / 35001526

【45] G.モリギ、JI Cirac、M.Lewenstein、P.Zoller。 「ラムディッケ限界を超えた基底状態レーザー冷却」。 Europhysics Letters 39、13 (1997)。
https:/ / doi.org/ 10.1209 / epl / i1997-00306-3

【46] G. モリギ、JI シラク、K. エリンジャー、P. ツォラー。 「トラップされた原子の基底状態へのレーザー冷却: 位置空間の暗い状態」。物理学。 Rev. A 57、2909–2914 (1998)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.2909

【47] ジャン・ダリバール、イヴァン・カスティン、クラウス・モルマー。 「量子光学における散逸過程への波動関数アプローチ」。物理学。レット牧師。 68、580–583 (1992)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.580

【48] R. ダム、P. ツォラー、H. リッチ。 「自然放出の原子マスター方程式のモンテカルロ シミュレーション」。物理学。 Rev. A 45、4879–4887 (1992)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.45.4879

【49] TS キュービット、F. フェルストレート、W. デュール、JI シラック。 「分離可能な状態を使用してエンタングルメントを分散できます。」物理学。レット牧師。 91、037902 (2003)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.037902

【50] エドガー・ロルダンとシャミック・グプタ。 「確率的リセットのための経路積分形式主義: 厳密に解決された例と閉じ込めへの近道」。物理学。 Rev. E 96、022130 (2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.022130

【51] B. ムカルジー、K. セングプタ、サティア N. マジュムダル。 「確率的リセットを伴う量子力学」。物理学。 Rev. B 98、104309 (2018)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.98.104309

【52] R.インとE.バルカイ。 「再起動により、クォンタム ウォークのヒット時間が短縮されます。」物理学。レット牧師。 130、050802 (2023)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.050802

【53] ユート・ヘゲマン、J・イグナシオ・シラク、トビアス・J・オズボーン、イズトク・ピジョルン、アンリ・フェルシェルデ、フランク・フェルストラーテ。 「量子格子の時間依存変分原理」。フィジカルレビューレター 107、070601 (2011)。 URL: https://doi.org/10.1007/3-540-10579-4_20。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​3-540-10579-4_20

【54] アンドリュー・J・デイリー「量子軌道とオープン多体量子システム」。 Advances in Physics 63、77–149 (2014)。
https:/ / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2014.933502

【55] ユーリッヒ スーパーコンピューティング センター。 「Jureca: ジュリッヒ スーパーコンピューティング センターのモジュラー スーパーコンピューティング アーキテクチャを実装するデータ中心およびブースター モジュール」。大規模研究施設ジャーナル 7、A182 (2021)。
https:/ / doi.org/ 10.17815/ jlsrf-7-182

【56] アルトゥール・ガルシア=サエズ、バレンティン・ムルグ、ツィーチェ・ウェイ。 「テンソル ネットワーク法を使用したアフレック・ケネディ・リーブ・タサキ ハミルトニアンのスペクトル ギャップ」。フィジカル レビュー B 88、245118 (2013)。 URL: https://doi.org/10.1103/physrevb.88.245118。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physrevb.88.245118

によって引用

[1] Samuel Morales、Yuval Gefen、Igor Gornyi、Alex Zazunov、Reinhold Egger、「アクティブ フィードバックを使用した操作不可能な量子状態のエンジニアリング」、 フィジカルレビューリサーチ6 1、013244(2024).

[2] Ruoyu ying、Qingyuan Wang、Sabine Tornow、および Eli Barkai、「監視された量子力学の再起動不確実性関係」、 arXiv:2401.01307, (2024).

[3] Anish Acharya と Shamik Gupta、「ランダムな時間に条件付きリセットを受ける強結合モデル」、 フィジカルレビューE 108 6、064125(2023).

[4] Sayan Roy、Christian Otto、Raphaël Menu、および Giovanna Morgi、「非マルコフ バスにおける XNUMX つの量子ビット間のもつれの盛衰」、 フィジカルレビューA 108 3、032205(2023).

[5] Lucas Marti、Refik Mansuroglu、Michael J. Hartmann、「フェルミオン系のための効率的な量子冷却アルゴリズム」、 arXiv:2403.14506, (2024).

上記の引用は SAO / NASA ADS (最後に正常に更新された2024-03-28 00:54:20)。 すべての出版社が適切で完全な引用データを提供するわけではないため、リストは不完全な場合があります。

On Crossrefの被引用サービス 作品の引用に関するデータは見つかりませんでした(最後の試行2024-03-28 00:54:18)。

タイムスタンプ:

より多くの 量子ジャーナル