Quantum State-voorbereiding via engineered Ancilla-reset

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Voorbereiding van de kwantumstatus via technische ancilla-reset van PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

Daniel Alcalde Puente^1,2, Felix Motzoi¹, Tommaso Calarco^1,2,3, Giovanna Morigi⁴ en Matteo Rizzi^1,2

¹Forschungszentrum Jülich, Instituut voor Kwantumcontrole, Peter Grünberg Institut (PGI-8), 52425 Jülich, Duitsland
²Instituut voor Theoretische Fysica, Universiteit van Keulen, 50937 Keulen, Duitsland
³Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universitá di Bologna, 40127 Bologna, Italië
⁴Theoretische Fysica, Afdeling Natuurkunde, Universiteit van Saarland, 66123 Saarbrücken, Duitsland

Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.

Abstract

In dit theoretische onderzoek onderzoeken we de effectiviteit van een protocol dat periodieke kwantumresetten omvat voor het voorbereiden van grondtoestanden van frustratievrije ouder-Hamiltonianen. Dit protocol maakt gebruik van een sturende Hamiltoniaan die lokale koppeling tussen het systeem en aanvullende vrijheidsgraden mogelijk maakt. Met periodieke tussenpozen wordt het aangesloten systeem teruggezet naar de oorspronkelijke staat. Voor oneindig korte resettijden kan de dynamiek worden benaderd door een Lindbladiaan waarvan de stabiele toestand de doeltoestand is. Bij eindige resettijden raken de spinketen en de ancilla echter verstrikt tussen resetoperaties. Om het protocol te evalueren, gebruiken we Matrix Product State-simulaties en kwantumtrajecttechnieken, waarbij we ons concentreren op de voorbereiding van de spin-1 Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki-staat. Onze analyse houdt rekening met convergentietijd, betrouwbaarheid en energie-evolutie onder verschillende reset-intervallen. Onze numerieke resultaten laten zien dat verstrengeling van ancillasystemen essentieel is voor snellere convergentie. In het bijzonder bestaat er een optimale resettijd waarop het protocol het beste presteert. Met behulp van een eenvoudige benadering bieden we inzicht in hoe u optimaal de kaartoperatoren kunt kiezen die tijdens de resetprocedure op het systeem worden toegepast. Bovendien vertoont het protocol een opmerkelijke veerkracht bij kleine afwijkingen in de resettijd en defaseringsruis. Onze studie suggereert dat stroboscopische kaarten die gebruik maken van kwantumresetten voordelen kunnen bieden ten opzichte van alternatieve methoden, zoals kwantumreservoirtechniek en kwantumstatusstuurprotocollen, die afhankelijk zijn van de Markoviaanse dynamiek.

► BibTeX-gegevens

@article{Puente2024quantumstate, doi = {10.22331/q-2024-03-27-1299}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2024-03-27-1299}, title = {Quantumstatusvoorbereiding via technisch ancilla-resetten}, auteur = {Puente, Daniel Alcalde en Motzoi, Felix en Calarco, Tommaso en Morigi, Giovanna en Rizzi, Matteo}, dagboek = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, uitgever = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in de Quantenwissenschaften}}, volume = {8}, pagina's = {1299}, maand = maart, jaar = {2024} }

► Referenties

[1] John Preskill. "Quantum Computing in het NISQ-tijdperk en daarna". Kwantum 2, 79 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79

[2] Jens Eisert. "Het verstrengelen van kracht en de complexiteit van kwantumcircuits". Fysieke beoordelingsbrieven 127, 020501 (2021). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.127.020501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.127.020501

[3] Tameem Albash en Daniel A. Lidar. "Adiabatische kwantumberekening". Ds. Mod. Fysiek. 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. "Het realiseren van de door symmetrie beschermde haldaanfase in fermi-hubbard-ladders". Natuurpagina's 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 en J. Ignacio Cirac. "Efficiënte adiabatische voorbereiding van tensornetwerktoestanden". Fysisch beoordelingsonderzoek 5 (2023).
https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.5.l022037

[6] C. Schön, E. Solano, F. Verstraete, JI Cirac en MM Wolf. "Sequentiële generatie van verstrengelde multiqubit-staten". Fys. Ds. Lett. 95, 110503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.110503

[7] Felix Motzoi, Michael P. Kaicher en Frank K. Wilhelm. ‘Lineaire en logaritmische tijdssamenstellingen van kwantum-veeldeeltjesoperatoren’. Fysieke beoordelingsbrieven 119, 160503 (2017). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.119.160503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.119.160503

[8] JF Poyatos, JI Cirac en P. Zoller. "Kwantumreservoirtechniek met lasergekoelde gevangen ionen". Fys. Ds. Lett. 77, 4728-4731 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.77.4728

[9] Susanne Pielawa, Giovanna Morigi, David Vitali en Luiz Davidovich. "Generatie van einstein-podolsky-rosen-verstrengelde straling door een atomair reservoir". Fys. Ds. Lett. 98, 240401 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.240401

[10] S. Diehl, A. Micheli, A. Kantian, B. Kraus, HP Büchler en P. Zoller. "Kwantumtoestanden en fasen in aangedreven open kwantumsystemen met koude atomen". Natuurfysica 4, 878-883 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1073

[11] Frank Verstraete, Michael M. Wolf en J. Ignacio Cirac. "Kwantumberekening en kwantumstaattechniek aangedreven door dissipatie". Natuurfysica 5, 633-636 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1342

[12] SG Schirmer en Xiaoting Wang. "Het stabiliseren van open kwantumsystemen door Markoviaanse reservoirtechniek". Fysieke beoordeling A 81, 062306 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.81.062306

[13] Giovanna Morigi, Jürgen Eschner, Cecilia Cormick, Yiheng Lin, Dietrich Leibfried en David J. Wineland. "Dissipatieve kwantumcontrole van een spinketen". Fys. Ds. Lett. 115, 200502 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.200502

[14] Leo Zhou, Soonwon Choi en Mikhail D Lukin. "Symmetrie-beschermde dissipatieve voorbereiding van matrixproducttoestanden". Fysieke beoordeling A 104, 032418 (2021). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.104.032418.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.032418

[15] Felix Motzoi, Eli Halperin, Xiaoting Wang, K. Birgitta Whaley en Sophie Schirmer. "Backaction-gedreven, robuuste, stabiele qubit-verstrengeling over lange afstanden over kanalen met verlies". Fysieke beoordeling A 94, 032313 (2016). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.94.032313.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.94.032313

[16] Kevin C. Smith, Eleanor Crane, Nathan Wiebe en SM Girvin. "Deterministische voorbereiding op constante diepte van de aklt-toestand op een kwantumprocessor met behulp van fusiemetingen". PRX Quantum 4 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.4.020315

[17] Nathanan Tantivasadakarn, Ryan Thorngren, Ashvin Vishwanath en Ruben Verresen. “Verstrengeling op lange afstand door het meten van door symmetrie beschermde topologische fasen” (2021). url: https:///arxiv.org/abs/2112.01519.
arXiv: 2112.01519

[18] Clément Sayrin, Igor Dotsenko, Xingxing Zhou, Bruno Peaudecerf, Théo Rybarczyk, Sébastien Gleyzes, Pierre Rouchon, Mazyar Mirrahimi, Hadis Amini, Michel Brune, et al. "Real-time kwantumfeedback bereidt de toestand van het aantal fotonen voor en stabiliseert deze". Natuur 477, 73–77 (2011). url: https:///doi.org/10.1038/nature10376.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature10376

[19] R Vijay, Chris Macklin, DH Slichter, SJ Weber, KW Murch, Ravi Naik, Alexander N Korotkov en Irfan Siddiqi. "Het stabiliseren van rabi-oscillaties in een supergeleidende qubit met behulp van kwantumfeedback". Natuur 490, 77–80 (2012). url: 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 en L DiCarlo. "Deterministische verstrengeling van supergeleidende qubits door pariteitsmeting en feedback". Natuur 502, 350–354 (2013). url: https:///doi.org/10.1038/nature12513.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature12513

[21] Hideo Mabuchi. "Continue kwantumfoutcorrectie als klassieke hybride controle". Nieuw 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] Joseph Kerckhoff, Hendra I Nurdin, Dmitri S. Pavlichin en Hideo Mabuchi. "Het ontwerpen van kwantumgeheugens met ingebedde controle: fotonische circuits voor autonome kwantumfoutcorrectie". Fysieke beoordelingsbrieven 105, 040502 (2010). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.105.040502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.105.040502

[23] Leigh Martin, Felix Motzoi, Hanhan Li, Mohan Sarovar en K Birgitta Whaley. "Deterministische generatie van verstrengeling op afstand met actieve kwantumfeedback". Fysieke beoordeling A 92, 062321 (2015). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.92.062321.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.92.062321

[24] Google Quantum-AI. "Kwantumfouten onderdrukken door een logische qubit met oppervlaktecode te schalen". Natuur 614, 676–681 (2023). url: https:///doi.org/10.1038/s41586-022-05434-1.
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05434-1

[25] Daniel Burgarth en Vittorio Giovannetti. "Gemedieerde homogenisatie". Fys. Rev.A 76, 062307 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.062307

[26] Daniel Burgarth en Vittorio Giovannetti. “Volledige controle door lokaal geïnduceerde ontspanning”. Fys. Ds. Lett. 99, 100501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.99.100501

[27] Anne Matthies, Mark Rudner, Achim Rosch en Erez Berg. “Programmeerbare adiabatische demagnetisatie voor systemen met triviale en topologische excitaties” (2022). url: https:///arxiv.org/abs/2210.17256.
arXiv: 2210.17256

[28] Sthitadhi Roy, JT Chalker, IV Gornyi en Yuval Gefen. ‘Door metingen geïnduceerde sturing van kwantumsystemen’. Fysisch beoordelingsonderzoek 2, 033347 (2020). url: https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.2.033347.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033347

[29] Cristopher Moore en Martin Nilsson. "Parallelle kwantumberekening en kwantumcodes". SIAM-tijdschrift over computergebruik 31, 799–815 (2001). url: https:///doi.org/10.1137/s0097539799355053.
https: / / doi.org/ 10.1137 / s0097539799355053

[30] Rodney Van Meter en Kohei M Itoh. "Snelle kwantummodulaire machtsverheffing". Fysieke beoordeling A 71, 052320 (2005). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.71.052320.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.71.052320

[31] Bhaskar Gaur, Edgard Muñoz-Coreas en Himanshu Thapliyal. "Een kwantum carry-lookahead modulo (2n - 1) opteller met logaritmische diepte". In Proceedings of the Great Lakes Symposium over VLSI 2023. Pagina's 125–130. (2023).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3583781.3590205

[32] Kurt Jacobs, Xiaoting Wang en Howard M Wiseman. “Coherente feedback die alle op metingen gebaseerde feedbackprotocollen overtreft”. Nieuw Journal of Physics 16, 073036 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/7/073036

[33] Ángel Rivas, Susana F Huelga en Martin B Plenio. ‘Verstrengeling en niet-markovianiteit van kwantumevoluties’. Fysieke beoordelingsbrieven 105, 050403 (2010). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.105.050403.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.105.050403

[34] Ruben Verresen, Roderich Moessner en Frank Pollmann. "Eendimensionale symmetrie beschermde topologische fasen en hun overgangen". Fysiek overzicht B 96, 165124 (2017). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.96.165124.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.96.165124

[35] Frank Pollmann en Ari M Turner. "Detectie van door symmetrie beschermde topologische fasen in één dimensie". Fysieke beoordeling b 86, 125441 (2012). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.86.125441.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.86.125441

[36] Gavin K Brennen en Akimasa Miyake. "Op metingen gebaseerde kwantumcomputer in de gapende grondtoestand van een Hamiltoniaan met twee lichamen". Fysieke beoordelingsbrieven 101, 010502 (2008). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.101.010502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.101.010502

[37] P. Filipowicz, J. Javanainen en P. Meystre. "Theorie van een microscopische maser". Fys. Rev.A 34, 3077-3087 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.34.3077

[38] John J. Slosser en Pierre Meystre. "Rangente en cotangente toestanden van het elektromagnetische veld". Fys. Rev.A 41, 3867-3874 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.41.3867

[39] Hans-Jürgen Briegel en Berthold-Georg Englert. ‘Macroscopische dynamiek van een maser met niet-poissoniaanse injectiestatistieken’. Fys. Rev.A 52, 2361–2375 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.2361

[40] Thomas Wellens, Andreas Buchleitner, Burkhard Kümmerer en Hans Maassen. "Voorbereiding van de kwantumtoestand via asymptotische volledigheid". Fys. Ds. Lett. 85, 3361-3364 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.3361

[41] Susanne Pielawa, Luiz Davidovich, David Vitali en Giovanna Morigi. “Engineering van atomaire kwantumreservoirs voor fotonen”. Fys. Rev.A 81, 043802 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.043802

[42] M Hartmann, D Poletti, M Ivanchenko, S Denisov en P Hänggi. ‘Asymptotische floquettoestanden van open kwantumsystemen: de rol van interactie’. Nieuw Journal of Physics 19, 083011 (2017).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/aa7ceb

[43] M. Weidinger, BTH Varcoe, R. Heerlein en H. Walther. "Staten vangen in de micromaser". Fys. Ds. Lett. 82, 3795-3798 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.82.3795

[44] BTH Varcoe, S. Brattke, M. Weidinger en H. Walther. "Voorbereiding van zuivere fotongetaltoestanden van het stralingsveld". Natuur 403, 743-746 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35001526

[45] G. Morigi, JI Cirac, M. Lewenstein en P. Zoller. "Laserkoeling in grondtoestand voorbij de lamb-dicke-limiet". Europhysics Letters 39, 13 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1209 / EPL / i1997-00306-3

[46] G. Morigi, JI Cirac, K. Ellinger en P. Zoller. "Laserkoeling van gevangen atomen naar de grondtoestand: een donkere toestand in de positieruimte". Fys. Rev.A 57, 2909-2914 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.2909

[47] Jean Dalibard, Yvan Castin en Klaus Mølmer. ‘Golffunctiebenadering van dissipatieve processen in de kwantumoptica’. Fys. Ds. Lett. 68, 580-583 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.580

[48] R. Dum, P. Zoller en H. Ritsch. “Monte Carlo-simulatie van de atomaire hoofdvergelijking voor spontane emissie”. Fys. Rev.A 45, 4879-4887 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.45.4879

[49] TS Cubitt, F. Verstraete, W. Dür en JI Cirac. “Scheidbare staten kunnen worden gebruikt om verstrengeling te verspreiden”. Fys. Ds. Lett. 91, 037902 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.037902

[50] Édgar Roldán en Shamik Gupta. "Pad-integraal formalisme voor stochastisch resetten: precies opgeloste voorbeelden en snelkoppelingen naar opsluiting". Fys. E 96, 022130 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.022130

[51] B. Mukherjee, K. Sengupta en Satya N. Majumdar. "Kwantumdynamica met stochastische reset". Fys. B 98, 104309 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.98.104309

[52] R. Yin en E. Barkai. “Herstart versnelt de quantum walk-hittijden”. Fys. Ds. Lett. 130, 050802 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.050802

[53] Jutho Haegeman, J Ignacio Cirac, Tobias J Osborne, Iztok Pižorn, Henri Verschelde en Frank Verstraete. ‘Tijdsafhankelijk variatieprincipe voor kwantumroosters’. Fysieke beoordelingsbrieven 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] Andrew J. Daley. "Kwantumtrajecten en open kwantumsystemen met meerdere lichamen". Vooruitgang in de natuurkunde 63, 77–149 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2014.933502

[55] Jülich Supercomputercentrum. "Jureca: Datacentrische en boostermodules die de modulaire supercomputerarchitectuur implementeren in het jülich supercomputercentrum". Tijdschrift voor grootschalige onderzoeksfaciliteiten 7, A182 (2021).
https:///doi.org/10.17815/jlsrf-7-182

[56] Artur Garcia-Saez, Valentin Murg en Tzu-Chieh Wei. "Spectrale hiaten van Affleck-Kennedy-lieb-tasaki Hamiltonians met behulp van tensornetwerkmethoden". Fysieke beoordeling B 88, 245118 (2013). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.88.245118.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.88.245118

Geciteerd door

[1] Samuel Morales, Yuval Gefen, Igor Gornyi, Alex Zazunov en Reinhold Egger, “Onstuurbare kwantumtoestanden ontwikkelen met actieve feedback”, Physical Review Onderzoek 6 1, 013244 (2024).

[2] Ruoyu Yin, Qingyuan Wang, Sabine Tornow en Eli Barkai, "Herstart de onzekerheidsrelatie voor bewaakte kwantumdynamica", arXiv: 2401.01307, (2024).

[3] Anish Acharya en Shamik Gupta, “Strikt bindend model onderhevig aan voorwaardelijke resets op willekeurige tijdstippen”, Fysieke beoordeling E 108 6, 064125 (2023).

[4] Sayan Roy, Christian Otto, Raphaël Menu en Giovanna Morigi, “Opkomst en ondergang van verstrengeling tussen twee qubits in een niet-Markoviaans bad”, Fysieke beoordeling A 108 3, 032205 (2023).

[5] Lucas Marti, Refik Mansuroglu en Michael J. Hartmann, "Efficiënt kwantumkoelalgoritme voor fermionische systemen", arXiv: 2403.14506, (2024).

Bovenstaande citaten zijn afkomstig van SAO / NASA ADS (laatst bijgewerkt met succes 2024-03-28 00:54:20). De lijst is mogelijk onvolledig omdat niet alle uitgevers geschikte en volledige citatiegegevens verstrekken.

On De door Crossref geciteerde service er zijn geen gegevens gevonden over het citeren van werken (laatste poging 2024-03-28 00:54:18).

Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.

Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
Bron: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-03-27-1299/

Tijdstempel: 27 maart 2024

Tijdstempel: Oktober 13, 2022

Voorbereiding op de kwantumtoestand via technische ancilla-reset

Heruitgegeven door Plato

Abstract

► BibTeX-gegevens

► Referenties

Geciteerd door

Meer van Quantum Journaal

Zeer nauwkeurig Hamiltoniaans leren via gedelokaliseerde kwantumtoestandsevoluties

Benchmarking van de vlakke honingraatcode

Robuuste extractie van thermische waarneembare gegevens uit staatsbemonstering en realtime dynamiek op kwantumcomputers

Orthonormale basis van extreme kwantumheid

Prestatieanalyse van kwantumrepeaters mogelijk gemaakt door deterministisch gegenereerde fotonische grafiektoestanden

Kwantummethoden voor neurale netwerken en toepassing op medische beeldclassificatie

EPR kwantificeren: de bronnentheorie van niet-classiciteit van assemblages met gemeenschappelijke oorzaken

Ontwerp van kwantum optische experimenten met logische kunstmatige intelligentie

Over Ons

Verticaal zoeken & Ai

Platform

Blijf verbonden

Account