Emergent quantum state designs og biunitarity in dual-unitary circuit dynamics PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikalt søk. Ai.

Emergent quantum state designs og biunitarity i dual-unitary krets dynamikk

Tidsstempel: 15. juni 2022 7:13

Pieter W. Claeys1,2 og Austen Lamacraft2

1Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems, 01187 Dresden, Tyskland
2TCM Group, Cavendish Laboratory, University of Cambridge, Cambridge CB3 0HE, Storbritannia

Finn dette papiret interessant eller vil diskutere? Scite eller legg igjen en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Nyere arbeider har undersøkt fremveksten av en ny type tilfeldig matriseoppførsel i enhetlig dynamikk etter en kvanteslukking. Med utgangspunkt i en tidsutviklet tilstand kan et ensemble av rene tilstander som støttes på et lite undersystem genereres ved å utføre projektive målinger på resten av systemet, noe som fører til et $textit{projected ensemble}$. I kaotiske kvantesystemer ble det antatt at slike projiserte ensembler ikke kan skilles fra det ensartede Haar-tilfeldige ensemblet og fører til en $textit{quantum state design}$. Nøyaktige resultater ble nylig presentert av Ho og Choi [Phys. Rev. Lett. 128, 060601 (2022)] for den sparkede Ising-modellen ved selv-dualpunktet. Vi tilbyr en alternativ konstruksjon som kan utvides til generelle kaotiske dual-unitary kretser med løsbare starttilstander og målinger, fremhever rollen til den underliggende dual-unitarity og viser videre hvordan dual-unitary kretsmodeller viser både eksakt løsbarhet og tilfeldig matrise oppførsel. Med utgangspunkt i resultater fra biunitære forbindelser viser vi hvordan komplekse Hadamard-matriser og enhetlige feilbaser begge fører til løsbare måleskjemaer.

Utvalgt bilde: Skjematisk illustrasjon av en kvantekrets der målinger på det observerte delsystemet B returnerer tilfeldige tilstander på det uobserverte delsystemet A.

Populært sammendrag

Nyere demonstrasjoner av kvanteoverlegenhet har vært basert på å forberede tilfeldige kvantetilstander. I disse eksperimentene ble tilfeldighet introdusert ved å velge eksperimentelle parametere ved bruk av vanlige (pseudo-) tilfeldige tallgeneratorer. Nylig ble en alternativ tilnærming foreslått: ved å måle en del av et stort kvantesystem, kan usikkerheten som ligger i selve kvantemålingsprosessen brukes til å generere en tilfeldig kvantetilstand i den uobserverte delen av systemet.

For at denne tilnærmingen skal fungere, må staten ha en høy grad av sammenfiltring mellom de to delsystemene. På den annen side må gjennomførbare eksperimentelle realiseringer være lokale: dannet av operasjoner på tilstøtende qubits, for eksempel. I denne artikkelen viser vi at en nylig introdusert familie av kvantekretser laget av dual-unitary porter gir nøyaktig de nødvendige ingrediensene for å bygge vilkårlig tilfeldige kvantetilstander ved metoden med delmålinger. Foruten potensielle applikasjoner for benchmarking av kvantedatamaskiner, gir resultatene våre en detaljert oversikt over de kvantekaotiske egenskapene til bølgefunksjonene til et utvidet system.

► BibTeX-data

► Referanser

[1] L. D'Alessio, Y. Kafri, A. Polkovnikov og M. Rigol, Adv. Phys. 65, 239 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2016.1198134

[2] H.-J. Stöckmann, Quantum Chaos: An Introduction (Cambridge University Press, Cambridge, 1999).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511524622

[3] F. Haake, Quantum Signatures of Chaos, Springer Series in Synergetics, Vol. 54 (Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2010).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-05428-0

[4] M. Akila, D. Waltner, B. Gutkin og T. Guhr, J. Phys. A: Matematikk. Theor. 49, 375101 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​49/​37/​375101

[5] B. Bertini, P. Kos og T. Prosen, Phys. Rev. Lett. 121, 264101 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.264101

[6] B. Bertini, P. Kos og T. Prosen, Phys. Rev. X 9, 021033 (2019a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.021033

[7] S. Gopalakrishnan og A. Lamacraft, Phys. Rev. B 100, 064309 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.100.064309

[8] B. Bertini, P. Kos og T. Prosen, Phys. Rev. Lett. 123, 210601 (2019b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.210601

[9] SA Rather, S. Aravinda og A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Lett. 125, 070501 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.070501

[10] B. Gutkin, P. Braun, M. Akila, D. Waltner og T. Guhr, Phys. Rev. B 102, 174307 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.102.174307

[11] S. Aravinda, SA Rather, og A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Forskning 3, 043034 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043034

[12] PW Claeys og A. Lamacraft, Phys. Rev. Lett. 126, 100603 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.100603

[13] T. Prosen, Chaos 31, 093101 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0056970

[14] S. Singh og I. Nechita, arXiv:2112.11123 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / ac7017
arxiv: 2112.11123v1

[15] M. Borsi og B. Pozsgay, arXiv:2201.07768 (2022).
arxiv: 2201.07768

[16] PW Claeys og A. Lamacraft, Phys. Rev. Forskning 2, 033032 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.033032

[17] B. Bertini og L. Piroli, Phys. Rev. B 102, 064305 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.102.064305

[18] R. Suzuki, K. Mitarai og K. Fujii, Quantum 6, 631 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-01-24-631

[19] L. Piroli, B. Bertini, JI Cirac og T. Prosen, Phys. Rev. B 101, 094304 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.101.094304

[20] B. Jonnadula, P. Mandayam, K. Życzkowski og A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Forskning 2, 043126 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.043126

[21] I. Reid og B. Bertini, Phys. Rev. B 104, 014301 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.104.014301

[22] P. Kos, B. Bertini og T. Prosen, Phys. Rev. X 11, 011022 (2021a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011022

[23] A. Lerose, M. Sonner og DA Abanin, Phys. Rev. X 11, 021040 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021040

[24] G. Giudice, G. Giudici, M. Sonner, J. Thoenniss, A. Lerose, DA Abanin og L. Piroli, Phys. Rev. Lett. 128, 220401 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.220401

[25] A. Lerose, M. Sonner og DA Abanin, arXiv:2201.04150 (2022).
arxiv: 2201.04150

[26] A. Zabalo, M. Gullans, J. Wilson, R. Vasseur, A. Ludwig, S. Gopalakrishnan, DA Huse og J. Pixley, Phys. Rev. Lett. 128, 050602 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.050602

[27] E. Chertkov, J. Bohnet, D. Francois, J. Gaebler, D. Gresh, A. Hankin, K. Lee, R. Tobey, D. Hayes, B. Neyenhuis, R. Stutz, AC Potter og M. Foss-Feig, arXiv:2105.09324 (2021).
arxiv: 2105.09324

[28] X. Mi, P. Roushan, C. Quintana, S. Mandrà, J. Marshall, C. Neill, F. Arute, K. Arya, J. Atalaya, R. Babbush, JC Bardin, R. Barends, J. Basso , A. Bengtsson, S. Boixo, A. Bourassa, M. Broughton, BB Buckley, DA Buell, B. Burkett, N. Bushnell, Z. Chen, B. Chiaro, R. Collins, W. Courtney, S. Demura , AR Derk, A. Dunsworth, D. Eppens, C. Erickson, E. Farhi, AG Fowler, B. Foxen, C. Gidney, M. Giustina, JA Gross, MP Harrigan, SD Harrington, J. Hilton, A. Ho, S. Hong, T. Huang, WJ Huggins, LB Ioffe, SV Isakov, E. Jeffrey, Z. Jiang, C. Jones, D. Kafri, J. Kelly, S. Kim, A. Kitaev, PV Klimov, AN Korotkov, F. Kostritsa, D. Landhuis, P. Laptev, E. Lucero, O. Martin, JR McClean, T. McCourt, M. McEwen, A. Megrant, KC Miao, M. Mohseni, S. Montazeri, W. Mruczkiewicz, J. Mutus, O. Naaman, M. Neeley, M. Newman, MY Niu, TE O'Brien, A. Opremcak, E. Ostby, B. Pato, A. Petukhov, N. Redd, NC Rubin, D. Sank, KJ Satzinger, V. Shvarts, D. Strain, M. Szalay, MD Trevithick, B. Villalonga, T. White, ZJ Yao, P. Yeh, A. Zalcman, H. Neven, I. Aleiner, K. Kechedzhi, V. Smelyanskiy og Y. Chen, Science (2021), 10.1126/​science.abg5029.
https://doi.org/ 10.1126/science.abg5029

[29] B. Bertini, P. Kos og T. Prosen, Commun. Matte. Phys. 387, 597 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-021-04139-2

[30] P. Kos, B. Bertini og T. Prosen, Phys. Rev. Lett. 126, 190601 (2021b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.190601

[31] F. Fritzsch og T. Prosen, Phys. Rev. E 103, 062133 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.103.062133

[32] JS Cotler, DK Mark, H.-Y. Huang, F. Hernandez, J. Choi, AL Shaw, M. Endres og S. Choi, arXiv:2103.03536 (2021).
arxiv: 2103.03536

[33] J. Choi, AL Shaw, IS Madjarov, X. Xie, JP Covey, JS Cotler, DK Mark, H.-Y. Huang, A. Kale, H. Pichler, FGSL Brandão, S. Choi og M. Endres, arXiv:2103.03535 (2021).
arxiv: 2103.03535

[34] WW Ho og S. Choi, Phys. Rev. Lett. 128, 060601 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.060601

[35] D. Gross, K. Audenaert og J. Eisert, J. Math. Phys. 48, 052104 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2716992

[36] A. Ambainis og J. Emerson, i Twenty-Second Annual IEEE Conference on Computational Complexity (CCC'07) (2007) s. 129–140, iSSN: 1093-0159.
https: / / doi.org/ 10.1109 / CCC.2007.26

[37] DA Roberts og B. Yoshida, J. High Energ. Phys. 2017, 121 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP04 (2017) 121

[38] H. Wilming og I. Roth, arXiv:2202.01669 (2022).
arxiv: 2202.01669

[39] DJ Reutter og J. Vicary, Higher Structures 3, 109 (2019).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1609.07775

[40] A. Chandran og CR Laumann, Phys. Rev. B 92, 024301 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.92.024301

[41] A. Nahum, J. Ruhman, S. Vijay og J. Haah, Phys. Rev. X 7, 031016 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.031016

[42] V. Khemani, A. Vishwanath og DA Huse, Phys. Rev. X 8, 031057 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031057

[43] C. von Keyserlingk, T. Rakovszky, F. Pollmann og S. Sondhi, Phys. Rev. X 8, 021013 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021013

[44] A. Nahum, S. Vijay og J. Haah, Phys. Rev. X 8, 021014 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021014

[45] A. Chan, A. De Luca og J. Chalker, Phys. Rev. X 8, 041019 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.041019

[46] T. Rakovszky, F. Pollmann og C. von Keyserlingk, Phys. Rev. X 8, 031058 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031058

[47] T. Rakovszky, F. Pollmann og C. von Keyserlingk, Phys. Rev. Lett. 122, 250602 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.250602

[48] T. Zhou og A. Nahum, Phys. Rev. X 10, 031066 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.031066

[49] S. Garratt og J. Chalker, Phys. Rev. X 11, 021051 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021051

[50] J. Bensa og M. Žnidarič, Phys. Rev. X 11, 031019 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.031019

[51] R. Orús, Ann. Phys. 349, 117 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2014.06.013

[52] B. Bertini, P. Kos og T. Prosen, SciPost Phys. 8, 067 (2020a).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.8.4.067

[53] D. Weingarten, J. Math. Phys. 19, 999 (1978).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.523807

[54] B. Collins, Int. Matte. Res. Ikke. 2003, 953 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S107379280320917X

[55] B. Collins og P. Śniady, Commun. Matte. Phys. 264, 773 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1554-3

[56] B. Bertini, P. Kos og T. Prosen, SciPost Phy. 8, 068 (2020b).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.8.4.068

[57] Z. Webb, QIC 16, 1379 (2016).
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC16.15-16-8

[58] E. Knill, Ikke-binære enhetlige feilbaser og kvantekoder, Tech. Rep. LA-UR-96-2717 (Los Alamos National Lab. (LANL), Los Alamos, NM (USA), 1996).
https: / / doi.org/ 10.2172 / 373768

[59] P. Shor, i Proceedings of 37th Conference on Foundations of Computer Science (1996) s. 56–65, iSSN: 0272-5428.
https: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.1996.548464

[60] RF Werner, J. Phys. A: Matematikk. Gen. 34, 7081 (2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​332

[61] J. Hauschild og F. Pollmann, SciPost Phys. Lekt. Notater , 005 (2018).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhysLectNotes.5

[62] Y. Li, X. Chen og MPA Fisher, Phys. Rev. B 98, 205136 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.98.205136

[63] B. Skinner, J. Ruhman og A. Nahum, Phys. Rev. X 9, 031009 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.031009

[64] A. Chan, RM Nandkishore, M. Pretko og G. Smith, Phys. Rev. B 99, 224307 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.99.224307

[65] MJ Gullans og DA Huse, Phys. Rev. X 10, 041020 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.041020

[66] M. Ippoliti og WW Ho, arXiv:2204.13657 (2022).
arxiv: 2204.13657

Sitert av

[1] Matteo Ippoliti og Wen Wei Ho, "Dynamisk rensing og fremveksten av kvantetilstandsdesign fra det prosjekterte ensemblet", arxiv: 2204.13657.

[2] Suhail Ahmad Rather, S. Aravinda og Arul Lakshminarayan, "Konstruksjon og lokal ekvivalens av dual-unitary operatører: fra dynamiske kart til kvantekombinatoriske design", arxiv: 2205.08842.

Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2022-07-16 14:31:19). Listen kan være ufullstendig fordi ikke alle utgivere gir passende og fullstendige sitasjonsdata.

On Crossrefs siterte tjeneste ingen data om sitering av verk ble funnet (siste forsøk 2022-07-16 14:31:18).

Denne artikkelen er utgitt i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) tillatelse. Opphavsrett forblir hos de opprinnelige rettighetshaverne som forfatterne eller institusjonene deres.

Tidstempel:

Mer fra Kvantejournal