Trajektoria splątania i jej granica

Trajektoria splątania i jej granica

Trajektoria splątania i jej granica Analiza danych PlatoBlockchain. Wyszukiwanie pionowe. AI.

Ruge Lin

Centrum Badań Kwantowych, Instytut Innowacji Technologicznych, Zjednoczone Emiraty Arabskie.
Departament de Física Quàntica i Astrofísica oraz Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, ​​Hiszpania.

Czy ten artykuł jest interesujący czy chcesz dyskutować? Napisz lub zostaw komentarz do SciRate.

Abstrakcyjny

W tym artykule przedstawiamy nowatorskie podejście do badania splątania w kontekście obliczeń kwantowych. Nasza metodologia obejmuje analizę macierzy o zmniejszonej gęstości na różnych etapach wykonywania algorytmu kwantowego i przedstawienie dominującej wartości własnej i entropii von Neumanna na wykresie, tworząc „trajektorię splątania”. Aby ustalić granice trajektorii, stosujemy teorię macierzy losowych. Poprzez badanie przykładów, takich jak kwantowe obliczenia adiabatyczne, algorytm Grovera i algorytm Shora, pokazujemy, że trajektoria splątania pozostaje w ustalonych granicach, wykazując unikalne cechy dla każdego przykładu. Co więcej, pokazujemy, że te granice i cechy można rozszerzyć na trajektorie określone alternatywnymi miarami entropii. Trajektoria splątania służy jako niezmienna właściwość układu kwantowego, zachowując spójność w różnych sytuacjach i definicjach splątania. Symulacje numeryczne towarzyszące tym badaniom są dostępne w otwartym dostępie.

► Dane BibTeX

► Referencje

[1] Richarda Jozsy i Noaha Lindena. O roli splątania w przyspieszaniu kwantowo-obliczeniowym. Proceedings of Royal Society of London. Seria A: Nauki matematyczne, fizyczne i inżynieryjne, DOI: 10.1098/​rspa.2002.1097.
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2002.1097

[2] Román Orús i José I Latorre. Uniwersalność splątania i złożoność obliczeń kwantowych. Przegląd fizyczny A, DOI: 10.1103/​PhysRevA.69.052308.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.69.052308

[3] Guifre Vidal. Efektywna klasyczna symulacja lekko splątanych obliczeń kwantowych. Listy z przeglądu fizycznego, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.91.147902.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.147902

[4] Davida Grossa, Steve’a T. Flammii i Jensa Eiserta. Większość stanów kwantowych jest zbyt splątana, aby nadawały się do wykorzystania jako zasoby obliczeniowe. Listy z przeglądu fizycznego, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.102.190501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.190501

[5] Ingemar Bengtsson i Karol Życzkowski. Geometria stanów kwantowych: wprowadzenie do splątania kwantowego. Cambridge University Press, DOI: 10.1017/​CBO9780511535048.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511535048

[6] Stavros Efthymiou, Sergi Ramos-Calderer, Carlos Bravo-Prieto, Adrián Pérez-Salinas, Diego García-Martín, Artur Garcia-Saez, José Ignacio Latorre i Stefano Carrazza. Qibo: framework do symulacji kwantowej z akceleracją sprzętową. Kwantowa nauka i technologia, DOI: 10.1088/​2058-9565/​ac39f5.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​ac39f5

[7] Stavros Efthymiou, Marco Lazzarin, Andrea Pasquale i Stefano Carrazza. Symulacja kwantowa z kompilacją just-in-time. Quantum, DOI: 10.22331/​q-2022-09-22-814.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-09-22-814

[8] Ruge Lin. https://​/​github.com/​gogoko699/​random-density-matrix.
https://​/​github.com/​gogoko699/​random-density-matrix

[9] Tameem Albash i Daniel A Lidar. Adiabatyczne obliczenia kwantowe. Recenzje Modern Physics, DOI: 10.1103/​RevModPhys.90.015002.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.015002

[10] Neila G Dicksona i MHS Amina. Czy adiabatyczna optymalizacja kwantowa zawodzi w przypadku problemów np-kompletnych? Listy z przeglądu fizycznego, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.106.050502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.106.050502

[11] Marko Žnidarič i Martin Horvat. Złożoność wykładnicza algorytmu adiabatycznego dla problemu np-zupełnego. Przegląd fizyczny A, DOI: 10.1103/​PhysRevA.73.022329.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.022329

[12] Sergi Ramos-Calderer. https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples /​adiabatic3sat.
https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples/​adiabatic3sat

[13] Kocham K. Grovera. Szybki algorytm mechaniki kwantowej do przeszukiwania baz danych. Materiały z dwudziestego ósmego dorocznego sympozjum ACM na temat teorii informatyki, DOI: 10.1145/​237814.237866.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 237814.237866

[14] Sergi Ramos-Calderer. https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples /​grover3sat.
https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples/​grover3sat

[15] Alexander M. Dalzell, Nicola Pancotti, Earl T. Campbell i Fernando GSL Brandão. Uważaj na lukę: osiągnięcie super-groverowego przyspieszenia kwantowego poprzez doskoczenie do końca. Materiały z 55. dorocznego sympozjum ACM na temat teorii informatyki, DOI: 10.1145/​3564246.3585203.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3564246.3585203

[16] Thomas Dueholm Hansen, Haim Kaplan, Or Zamir i Uri Zwick. Szybsze algorytmy k-sat wykorzystujące stronniczy-ppsz. Materiały z 51. dorocznego sympozjum ACM SIGACT na temat teorii informatyki, DOI: 10.1145/​3313276.3316359.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3313276.3316359

[17] Sergi Ramos-Calderer, Emanuele Bellini, José I Latorre, Marc Manzano i Victor Mateu. Kwantowe wyszukiwanie skalowanych obrazów wstępnych funkcji skrótu. Kwantowe przetwarzanie informacji, DOI: 10.1007/​s11128-021-03118-9.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-021-03118-9

[18] Daniela J. Bernsteina. Chacha, odmiana salsy20. Zapis warsztatowy SASC.
https://​/​cr.yp.to/​chacha/​chacha-20080120.pdf

[19] Sergi Ramos-Calderer. https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples /​hash-grover.
https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples/​hash-grover

[20] Piotr W Szor. Algorytmy czasu wielomianowego dla rozkładu na czynniki pierwsze i logarytmów dyskretnych na komputerze kwantowym. Przegląd SIAM, DOI: 10.1137/​S0097539795293172.
https: / / doi.org/ 10.1137 / S0097539795293172

[21] Vivien M. Kendon i William J. Munro. Splątanie i jego rola w algorytmie Shora. arXiv:quant-ph/​0412140.
arXiv: quant-ph / 0412140

[22] Sergi Ramos-Calderer. https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples/​shor.
https://​/​github.com/​qiboteam/​qibo/​tree/​master/​examples/​shor

[23] Robert B Griffiths i Chi-Sheng Niu. Półklasyczna transformata Fouriera do obliczeń kwantowych. Listy przeglądu fizycznego, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.76.3228.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.76.3228

[24] S Parkera i MB Plenio. Symulacje splątania algorytmu Shora. Journal of Modern Optics, DOI: 10.1080/​09500340110107207.
https: / / doi.org/ 10.1080 / 09500340110107207

[25] Stephane'a Beauregarda. Obwód algorytmu Shora wykorzystujący kubity 2n+3$. arXiv:quant-ph/​0205095.
arXiv: quant-ph / 0205095

[26] Samuela L. Braunsteina. Geometria wnioskowania kwantowego. Litery fizyki A, DOI: 10.1016/​0375-9601(96)00365-9.
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(96)00365-9

[27] Hansa-Jürgena Sommersa i Karola Życzkowskiego. Własności statystyczne macierzy gęstości losowych. Journal of Physics A: Mathematical and General, DOI: 10.1088/​0305-4470/​37/​35/​004.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​37/​35/​004

[28] Iona Nechity. Asymptotyka macierzy gęstości losowej. Annales Henri Poincaré, DOI: 10.1007/​s00023-007-0345-5.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00023-007-0345-5

[29] Satya N Majumdar. Ekstremalne wartości własne macierzy Wisharta: zastosowanie do splątanego układu dwudzielnego. Oxford Academic, DOI: 10.1093/​oxfordhb/​9780198744191.013.37.
https://​/​doi.org/​10.1093/​oxfordhb/​9780198744191.013.37

[30] Adina Roksana Feier. Metody dowodu w teorii macierzy losowych. https://​/​www.math.harvard.edu/​media/​feier.pdf.
https://​/​www.math.harvard.edu/​media/​feier.pdf

[31] Giacomo Livana, Marcela Novaesa i Pierpaolo Vivo. Wprowadzenie do teorii i praktyki macierzy losowych. Springer Cham, DOI: 10.1007/​978-3-319-70885-0.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-70885-0

[32] ZD Bai. Metodologie analizy spektralnej wielkowymiarowych macierzy losowych, przegląd. Postępy w statystyce, DOI: 10.1142/​9789812793096_0015.
https: / / doi.org/ 10.1142 / 9789812793096_0015

[33] Uffe Haagerupa i Steena Thorbjørnsena. Losowe macierze ze złożonymi wpisami Gaussa. Expositiones Mathematicae, DOI: 10.1016/​S0723-0869(03)80036-1.
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0723-0869(03)80036-1

[34] Marca Pottersa i Jeana-Philippe’a Bouchauda. Pierwszy kurs teorii macierzy losowych: dla fizyków, inżynierów i badaczy danych. Cambridge University Press, DOI: 10.1017/​9781108768900.
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781108768900

[35] Władimir A. Marczenko i Leonid Andriejewicz Pastur. Rozkład wartości własnych dla niektórych zbiorów macierzy losowych. Matematyka ZSRR-Sbornik, DOI: 10.1070/​SM1967v001n04ABEH001994.
https:/​/​doi.org/​10.1070/​SM1967v001n04ABEH001994

[36] Johna Wisharta. Uogólniony rozkład momentu produktu w próbkach z normalnej populacji wielowymiarowej. Biometrika, DOI: 10.1093/​biomet/​20A.1-2.32.
https://​/​doi.org/​10.1093/​biomet/​20A.1-2.32

[37] Greg W Anderson, Alice Guionnet i Ofer Zeitouni. Wprowadzenie do macierzy losowych. Cambridge University Press, DOI: 10.1017/​CBO9780511801334.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511801334

[38] Carla D. Meyera. Analiza macierzowa i stosowana algebra liniowa. SIAM, DOI: 10.1137/​1.9781611977448.
https: / / doi.org/ 10.1137 / 1.9781611977448

[39] GR Belitskii, Yurii I. Lyubich. Normy macierzowe i ich zastosowania. Birkhäuser, DOI: 10.1007/​978-3-0348-7400-7.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-0348-7400-7

[40] Jean-Phillipe Bouchaud i Marc Potters. Zastosowania finansowe teorii macierzy losowych: krótki przegląd. Oxford Academic, DOI: 10.1093/​oxfordhb/​9780198744191.013.40.
https://​/​doi.org/​10.1093/​oxfordhb/​9780198744191.013.40

[41] Craig A Tracy i Harold Widom. O zespołach macierzowych ortogonalnych i symplektycznych. Komunikacja w fizyce matematycznej, DOI: 10.1007/​BF02099545.
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02099545

[42] Craig A Tracy i Harold Widom. Funkcje dystrybucyjne dla największych wartości własnych i ich zastosowania. arXiv:math-ph/​0210034.
arXiv: math-ph / 0210034

[43] Iaina M. Johnstone’a. O rozkładzie największej wartości własnej w analizie składowych głównych. Roczniki statystyczne, DOI: 10.1214/​aos/​1009210544.
https://​/​doi.org/​10.1214/​aos/​1009210544

[44] Marco Chianiego. Rozkład największej wartości własnej dla rzeczywistych macierzy losowych Wisharta i Gaussa oraz proste przybliżenie rozkładu Tracy-Widom. Journal of Multivariate Analysis, DOI: 10.1016/​j.jmva.2014.04.002.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.jmva.2014.04.002

[45] Jinho Baik, Gérard Ben Arous i Sandrine Péché. Przejście fazowe największej wartości własnej dla niezerowych złożonych macierzy kowariancji próbki. Annals of Probability, DOI: 10.1214/​009117905000000233.
https: / / doi.org/ 10.1214 / 009117905000000233

[46] Vinayak i Marko Žnidarič. Dynamika podsystemów w warunkach losowej ewolucji Hamiltona. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, DOI: 10.1088/​1751-8113/​45/​12/​125204.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​45/​12/​125204

[47] Vinayak i Akhilesh Pandey. Skorelowane zespoły Wisharta i chaotyczne szeregi czasowe. Przegląd fizyczny E, DOI: 10.1103/​PhysRevE.81.036202.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.81.036202

[48] Winajak. Gęstość widmowa niecentralnie skorelowanych zespołów Wisharta. Przegląd fizyczny E, DOI: 10.1103/​PhysRevE.90.042144.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.90.042144

[49] Strona Don N. Średnia entropia podsystemu. Listy z przeglądu fizycznego, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.71.1291.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.71.1291

[50] Siddhartha Sen. Średnia entropia podsystemu kwantowego. Listy z przeglądu fizycznego, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.77.1.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.77.1

[51] Rajarshi Pal i Arul Lakshminarayan. Badanie losowości stanów ergodycznych: statystyki wartości ekstremalnych w fazach ergodycznych i zlokalizowanych w wielu ciałach. arXiv:2002.00682 [cond-mat.dis-nn].
arXiv: 2002.00682

[52] Karol Życzkowski i Hans-Jürgen Sommers. Miary indukowane w przestrzeni mieszanych stanów kwantowych. Journal of Physics A: Mathematical and General, DOI: 10.1088/​0305-4470/​34/​35/​335.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​335

[53] Patrick Hayden, Debbie W Leung i Andreas Winter. Aspekty splątania rodzajowego. Komunikacja w fizyce matematycznej, DOI: 10.1007/​s00220-006-1535-6.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1535-6

[54] Wolframa Helwiga i Wei Cui. Absolutnie maksymalnie splątane stany: istnienie i zastosowania. arXiv:1306.2536 [kwant-ph].
arXiv: 1306.2536

[55] Dardo Goyeneche, Daniel Alsina, José I Latorre, Arnau Riera i Karol Życzkowski. Stany absolutnie maksymalnie splątane, projekty kombinatoryczne i macierze wielojednostkowe. Przegląd fizyczny A, DOI: 10.1103/​PhysRevA.92.032316.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.032316

[56] F. Hubera i N. Wyderki. Tabela stanów AME. https://​/​tp.nt.uni-siegen.de/​ame/​ame.html.
https://​/​tp.nt.uni-siegen.de/​ame/​ame.html

[57] José I Latorre i Germán Sierra. Obliczenia kwantowe funkcji liczb pierwszych. arXiv:1302.6245 [kwant-ph].
arXiv: 1302.6245

[58] José I Latorre i Germán Sierra. W liczbach pierwszych jest splątanie. arXiv:1403.4765 [kwant-ph].
arXiv: 1403.4765

[59] Diego Garcia-Martin, Eduard Ribas, Stefano Carrazza, José I Latorre i Germán Sierra. Stan pierwszy i jego kwantowi krewni. Quantum, DOI: 10.22331/​q-2020-12-11-371.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-12-11-371

[60] Murraya Rosenblatta. Centralne twierdzenie graniczne i warunek silnego mieszania. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, DOI: 10.1073/​pnas.42.1.43.
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.42.1.43

[61] Hui Li i F. Duncan M. Haldane. Widmo splątania jako uogólnienie entropii splątania: Identyfikacja porządku topologicznego w nieabelowych ułamkowych stanach kwantowego efektu Halla. Listy z przeglądu fizycznego, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.101.010504.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.010504

[62] J Ignacio Cirac, Didier Poilblanc, Norbert Schuch i Frank Verstraete. Teorie widma i granic splątania z rzutowanymi stanami par splątanych. Przegląd fizyczny B, DOI: 10.1103/​PhysRevB.83.245134.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.83.245134

[63] Sudipto Singha Roy, Silvia N. Santalla, Javier Rodríguez-Laguna i Germán Sierra. Zgodność krawędzi zbiorczej w fazie Haldane'a dwuliniowo-dwukwadratowego spinu-hamiltonianu $1$. Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment, DOI: 10.1088/​1742-5468/​abf7b4.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-5468/​abf7b4

[64] Vincenzo Alby. Szczelina splątania, narożniki i łamanie symetrii. arXiv:2010.00787 [cond-mat.stat-mech].
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.10.3.056
arXiv: 2010.00787

[65] Pasquale Calabrese i Alexandre Lefevre. Widmo splątania w układach jednowymiarowych. Przegląd fizyczny A, DOI: 10.1103/​PhysRevA.78.032329.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.78.032329

[66] Andreas M. Läuchli, Emil J. Bergholtz, Juha Suorsa i Masudul Haque. Rozplątywanie widm splątania ułamkowych stanów sali kwantowej na geometrii torusa. Listy z przeglądu fizycznego, DOI: 10.1103/​PhysRevLett.104.156404.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.104.156404

[67] Michaela Nielsena i Isaaca Chuanga. Obliczenia kwantowe i informacja kwantowa. Cambridge University Press, DOI: 10.1017/​CBO9780511976667.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[68] Franka Nielsena i Richarda Nocka. O entropiach i rozbieżnościach Tényi i Tsallisa dla rodzin wykładniczych. arXiv:1105.3259 [cs.IT].
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​45/​3/​032003
arXiv: 1105.3259

Cytowany przez

Nie można pobrać Przywołane przez Crossref dane podczas ostatniej próby 2024-03-14 11:58:50: Nie można pobrać cytowanych danych dla 10.22331 / q-2024-03-14-1282 z Crossref. Jest to normalne, jeśli DOI zostało niedawno zarejestrowane. Na Reklamy SAO / NASA nie znaleziono danych na temat cytowania prac (ostatnia próba 2024-03-14 11:58:51).

Znak czasu:

Więcej z Dziennik kwantowy