Quantum State Preparation Via Engineered Ancilla Reset

Publisert av Platon

Følgere: 0

Kvantetilstandsforberedelse via konstruert ancilla-tilbakestilling av PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikalt søk. Ai.

Daniel Alcalde Puente^1,2, Felix Motzoi¹, Tommaso Calarco^1,2,3, Giovanna Morigi⁴og Matteo Rizzi^1,2

¹Forschungszentrum Jülich, Institutt for kvantekontroll, Peter Grünberg Institut (PGI-8), 52425 Jülich, Tyskland
²Institutt for teoretisk fysikk, Universitetet i Köln, 50937 Köln, Tyskland
³Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universitá di Bologna, 40127 Bologna, Italia
⁴Teoretisk fysikk, Institutt for fysikk, Saarlands universitet, 66123 Saarbrücken, Tyskland

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

Abstrakt

I denne teoretiske undersøkelsen undersøker vi effektiviteten til en protokoll som inkluderer periodisk kvantetilbakestilling for å forberede grunntilstander til frustrasjonsfrie foreldre Hamiltonians. Denne protokollen bruker en styrende Hamiltonian som muliggjør lokal kobling mellom systemet og tilleggsgrader av frihet. Med periodiske intervaller tilbakestilles hjelpesystemet til sin utgangstilstand. For uendelig korte tilbakestillingstider kan dynamikken tilnærmes av en Lindbladian hvis steady state er måltilstanden. For endelige tilbakestillingstider blir imidlertid spinnkjeden og ancillaen viklet inn mellom tilbakestillingsoperasjoner. For å evaluere protokollen bruker vi Matrix Product State-simuleringer og kvantebaneteknikker, med fokus på forberedelsen av spin-1 Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki-tilstanden. Analysen vår vurderer konvergenstid, troskap og energiutvikling under forskjellige tilbakestillingsintervaller. Våre numeriske resultater viser at sammenfiltring av ancilla-system er avgjørende for raskere konvergens. Spesielt eksisterer det en optimal tilbakestillingstid der protokollen fungerer best. Ved å bruke en enkel tilnærming gir vi innsikt i hvordan man optimalt velger kartoperatorene som brukes på systemet under tilbakestillingsprosedyren. Videre viser protokollen bemerkelsesverdig motstandsdyktighet mot små avvik i tilbakestillingstid og avfasestøy. Vår studie antyder at stroboskopiske kart ved bruk av kvantetilbakestilling kan gi fordeler fremfor alternative metoder, for eksempel kvantereservoarteknikk og kvantetilstandsstyringsprotokoller, som er avhengige av Markovian-dynamikk.

► BibTeX-data

@artikkel{Puente2024quantumstate, doi = {10.22331/q-2024-03-27-1299}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2024-03-27-1299}, tittel = {Kvantetilstandsforberedelse via konstruert ancilla-tilbakestilling}, forfatter = {Puente, Daniel Alcalde og Motzoi, Felix og Calarco, Tommaso og Morigi, Giovanna og Rizzi, Matteo}, journal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, publisher = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in the Quantenwissenschaften}}, volum = {8}, sider = {1299}, måned = mar, år = {2024} }

► Referanser

[1] John Preskill. "Quantum Computing i NISQ-æraen og utover". Quantum 2, 79 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79

[2] Jens Eisert. "Flottende kraft og kvantekretskompleksitet". 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 og Daniel A. Lidar. "Adiabatisk kvanteberegning". Rev. Mod. Phys. 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. "Realiserer den symmetribeskyttede haldane-fasen i fermi-hubbard-stiger". NaturePages 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 og J. Ignacio Cirac. "Effektiv adiabatisk forberedelse av tensornettverkstilstander". Physical Review Research 5 (2023).
https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.5.l022037

[6] C. Schön, E. Solano, F. Verstraete, JI Cirac og MM Wolf. "Sekvensiell generering av sammenfiltrede multiqubit-tilstander". Phys. Rev. Lett. 95, 110503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.110503

[7] Felix Motzoi, Michael P Kaicher og Frank K Wilhelm. "Lineære og logaritmiske tidssammensetninger av kvante-mangekroppsoperatører". Fysisk vurderingsbrev 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 og P. Zoller. "Kvantereservoarteknikk med laserkjølte fangede ioner". Phys. Rev. Lett. 77, 4728-4731 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.77.4728

[9] Susanne Pielawa, Giovanna Morigi, David Vitali og Luiz Davidovich. "Generering av einstein-podolsky-rosen-sammenfiltret stråling gjennom et atomreservoar". Phys. Rev. Lett. 98, 240401 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.240401

[10] S. Diehl, A. Micheli, A. Kantian, B. Kraus, HP Büchler og P. Zoller. "Kvantetilstander og faser i drevne åpne kvantesystemer med kalde atomer". Nature Physics 4, 878–883 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1073

[11] Frank Verstraete, Michael M. Wolf og J. Ignacio Cirac. "Kvanteberegning og kvantetilstandsteknikk drevet av spredning". Nature Physics 5, 633–636 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1342

[12] SG Schirmer og Xiaoting Wang. "Stabilisering av åpne kvantesystemer ved Markovian reservoarteknikk". Physical Review A 81, 062306 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.81.062306

[13] Giovanna Morigi, Jürgen Eschner, Cecilia Cormick, Yiheng Lin, Dietrich Leibfried og David J. Wineland. "Dissipativ kvantekontroll av en spinnkjede". Phys. Rev. Lett. 115, 200502 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.200502

[14] Leo Zhou, Soonwon Choi og Mikhail D Lukin. "Symmetribeskyttet dissipativ forberedelse av matriseprodukttilstander". Physical Review 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 og Sophie Schirmer. "Tilbakeaksjonsdrevet, robust, steady-state langdistanse qubit-forviklinger over kanaler med tap". Physical Review 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 og SM Girvin. "Deterministisk konstant-dybde forberedelse av aklt-tilstanden på en kvanteprosessor ved bruk av fusjonsmålinger". PRX Quantum 4 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.4.020315

[17] Nathanan Tantivasadakarn, Ryan Thorngren, Ashvin Vishwanath og Ruben Verresen. "Langholdende sammenfiltring fra måling av symmetribeskyttede topologiske faser" (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. "Sanntids kvantefeedback forbereder og stabiliserer fotonnummertilstander". Nature 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 og Irfan Siddiqi. "Stabilisere rabi-oscillasjoner i en superledende qubit ved bruk av kvantefeedback". Nature 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 og L DiCarlo. "Deterministisk sammenfiltring av superledende qubits ved paritetsmåling og tilbakemelding". Nature 502, 350–354 (2013). url: https://doi.org/10.1038/nature12513.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature12513

[21] Hideo Mabuchi. "Kontinuerlig kvantefeilkorreksjon som klassisk hybridkontroll". 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] Joseph Kerckhoff, Hendra I Nurdin, Dmitri S Pavlichin og Hideo Mabuchi. "Designe kvanteminner med innebygd kontroll: fotoniske kretser for autonom kvantefeilkorreksjon". Physical Review Letters 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 og K Birgitta Whaley. "Deterministisk generering av ekstern sammenfiltring med aktiv kvantefeedback". Physical Review 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. "Undertrykkelse av kvantefeil ved å skalere en logisk qubit for overflatekode". 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] Daniel Burgarth og Vittorio Giovannetti. "Mediert homogenisering". Phys. Rev. A 76, 062307 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.062307

[26] Daniel Burgarth og Vittorio Giovannetti. "Full kontroll ved lokalt indusert avslapning". Phys. Rev. Lett. 99, 100501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.99.100501

[27] Anne Matthies, Mark Rudner, Achim Rosch og Erez Berg. "Programmerbar adiabatisk demagnetisering for systemer med trivielle og topologiske eksitasjoner" (2022). url: https:///arxiv.org/abs/2210.17256.
arxiv: 2210.17256

[28] Sthitadhi Roy, JT Chalker, IV Gornyi og Yuval Gefen. "Målingsindusert styring av kvantesystemer". Physical Review Research 2, 033347 (2020). url: https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.2.033347.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033347

[29] Cristopher Moore og Martin Nilsson. "Parallell kvanteberegning og kvantekoder". SIAM journal on computing 31, 799–815 (2001). url: https:///doi.org/10.1137/s0097539799355053.
https: / / doi.org/ 10.1137 / s0097539799355053

[30] Rodney Van Meter og Kohei M Itoh. "Rask kvantemodulær eksponentiering". Physical Review 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 og Himanshu Thapliyal. "En logaritmisk dybdekvantebærende-lookahead modulo (2n – 1) adderer". In Proceedings of the Great Lakes Symposium on VLSI 2023. Side 125–130. (2023).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3583781.3590205

[32] Kurt Jacobs, Xiaoting Wang og Howard M Wiseman. "Koherent tilbakemelding som slår alle målebaserte tilbakemeldingsprotokoller". New Journal of Physics 16, 073036 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/7/073036

[33] Ángel Rivas, Susana F Huelga og Martin B Plenio. "Forvikling og ikke-markovianitet av kvanteevolusjoner". Fysisk vurderingsbrev 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 og Frank Pollmann. "Endimensjonal symmetri beskyttet topologiske faser og deres overganger". Fysisk gjennomgang B 96, 165124 (2017). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.96.165124.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.96.165124

[35] Frank Pollmann og Ari M Turner. "Deteksjon av symmetribeskyttede topologiske faser i én dimensjon". Fysisk gjennomgang 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 og Akimasa Miyake. "Målingsbasert kvantedatamaskin i gapet grunntilstand til en to-kropps hamiltonian". Fysisk vurderingsbrev 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 og P. Meystre. "Teori om en mikroskopisk maser". Phys. Rev. A 34, 3077-3087 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.34.3077

[38] John J. Slosser og Pierre Meystre. "Tangente og kotangente tilstander i det elektromagnetiske feltet". Phys. Rev. A 41, 3867–3874 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.41.3867

[39] Hans-Jürgen Briegel og Berthold-Georg Englert. "Makroskopisk dynamikk til en maser med ikke-poissonisk injeksjonsstatistikk". Phys. Rev. A 52, 2361–2375 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.2361

[40] Thomas Wellens, Andreas Buchleitner, Burkhard Kümmerer og Hans Maassen. "Kvantetilstandsforberedelse via asymptotisk fullstendighet". Phys. Rev. Lett. 85, 3361–3364 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.3361

[41] Susanne Pielawa, Luiz Davidovich, David Vitali og Giovanna Morigi. "Konstruksjon av atomare kvantereservoarer for fotoner". Phys. Rev. A 81, 043802 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.043802

[42] M Hartmann, D Poletti, M Ivanchenko, S Denisov og P Hänggi. "Asymptotiske flytetilstander av åpne kvantesystemer: interaksjonens rolle". New Journal of Physics 19, 083011 (2017).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/aa7ceb

[43] M. Weidinger, BTH Varcoe, R. Heerlein og H. Walther. "Fangsttilstander i mikromaseren". Phys. Rev. Lett. 82, 3795-3798 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.82.3795

[44] BTH Varcoe, S. Brattke, M. Weidinger og H. Walther. "Forberedelse av rene fotonnummertilstander i strålingsfeltet". Nature 403, 743–746 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35001526

[45] G. Morigi, JI Cirac, M. Lewenstein og P. Zoller. "Laserkjøling i bakketilstand utover lamb-dick-grensen". Europhysics Letters 39, 13 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1209 / EPL / i1997-00306-3

[46] G. Morigi, JI Cirac, K. Ellinger og P. Zoller. "Laserkjøling av fangede atomer til grunntilstanden: En mørk tilstand i posisjonsrommet". Phys. Rev. A 57, 2909–2914 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.2909

[47] Jean Dalibard, Yvan Castin og Klaus Mølmer. "Bølgefunksjonstilnærming til dissipative prosesser i kvanteoptikk". Phys. Rev. Lett. 68, 580-583 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.580

[48] R. Dum, P. Zoller og H. Ritsch. "Monte carlo simulering av den atomære hovedligningen for spontan utslipp". Phys. Rev. A 45, 4879–4887 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.45.4879

[49] TS Cubitt, F. Verstraete, W. Dür og JI Cirac. "Separerbare tilstander kan brukes til å distribuere sammenfiltring". Phys. Rev. Lett. 91, 037902 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.037902

[50] Édgar Roldán og Shamik Gupta. "Stiintegrert formalisme for stokastisk tilbakestilling: Nøyaktig løste eksempler og snarveier til innesperring". Phys. Rev. E 96, 022130 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.022130

[51] B. Mukherjee, K. Sengupta og Satya N. Majumdar. "Kvantedynamikk med stokastisk tilbakestilling". Phys. Rev. B 98, 104309 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.98.104309

[52] R. Yin og E. Barkai. "Omstart fremskynder trefftider for kvantegang". Phys. Rev. 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 og Frank Verstraete. "Tidsavhengig variasjonsprinsipp for kvantegitter". Fysisk vurderingsbrev 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. "Kvantebaner og åpne kvantesystemer med mange kropper". Advances in Physics 63, 77–149 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2014.933502

[55] Jülich Supercomputing Center. "Jureca: Datasentriske og boostermoduler som implementerer den modulære superdatabehandlingsarkitekturen ved jülich superdatabehandlingssenter". Journal of large-scale research facilities 7, A182 (2021).
https:///doi.org/10.17815/jlsrf-7-182

[56] Artur Garcia-Saez, Valentin Murg og Tzu-Chieh Wei. "Spektrale hull til affleck-kennedy-lieb-tasaki hamiltonians som bruker tensornettverksmetoder". Fysisk gjennomgang B 88, 245118 (2013). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.88.245118.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.88.245118

Sitert av

[1] Samuel Morales, Yuval Gefen, Igor Gornyi, Alex Zazunov og Reinhold Egger, "Enginering av ustyrbare kvantetilstander med aktiv tilbakemelding", Fysisk gjennomgang forskning 6 1, 013244 (2024).

[2] Ruoyu Yin, Qingyuan Wang, Sabine Tornow og Eli Barkai, "Start usikkerhetsrelasjon på nytt for overvåket kvantedynamikk", arxiv: 2401.01307, (2024).

[3] Anish Acharya og Shamik Gupta, "Tettbindende modell underlagt betingede tilbakestillinger på tilfeldige tidspunkter", Fysisk gjennomgang E 108 6, 064125 (2023).

[4] Sayan Roy, Christian Otto, Raphaël Menu og Giovanna Morigi, "Oppstigning og fall av forviklinger mellom to qubits i et ikke-markovsk bad", Fysisk gjennomgang A 108 3, 032205 (2023).

[5] Lucas Marti, Refik Mansuroglu og Michael J. Hartmann, "Efficient Quantum Cooling Algorithm for Fermionic Systems", arxiv: 2403.14506, (2024).

Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2024-03-28 00:54:20). 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 2024-03-28 00:54:18).

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.

SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
kilde: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-03-27-1299/

Tidstempel: Mars 27, 2024

Tidstempel: Mar 28, 2024

Kvantetilstandsforberedelse via konstruert hjelpetilbakestilling

Publisert av Platon

Abstrakt

► BibTeX-data

► Referanser

Sitert av

Mer fra Kvantejournal

Digital oppdagelse av 100 forskjellige kvanteeksperimenter med PyTheus

Eksperimentell sammenfiltringsgenerering for kvantenøkkeldistribusjon utover 1 Gbit/s

"Riktige" skiftregler for derivater av forstyrret-parametriske kvanteevolusjoner

Quantum Approximate Optimization Algorithm og Sherrington-Kirkpatrick-modellen i uendelig størrelse

Teleportering av post-utvalgte kvantestater

Effektive klassiske algoritmer for simulering av symmetriske kvantesystemer

Et sannsynlig syn på bølge-partikkel-dualitet for enkeltfotoner

Forbedret Photonic Maxwells demon med korrelerte bad

Optimal koding av oscillatorer til flere oscillatorer

Parameterinnstilling i omtrentlig kvanteoptimalisering av vektede problemer

Berikede string-net modeller og deres eksitasjoner

Om Oss

Vertikal søk og Ai

Plattform

Hold kontakten

Logg inn