Hierarchiczne uogólnienie podwójnej jedności

Hierarchiczne uogólnienie podwójnej jedności

Znacznik czasu: 20 lutego 2024 r. 9:43

Xie-Hang Yu, Zhiyuan Wang i Pavel Kos

Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching, Niemcy

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

Abstrakcyjny

Dynamika kwantowa z lokalnymi interakcjami w modelach sieciowych charakteryzuje się bogatą fizyką, ale jest niezwykle trudna do zbadania. Obwody dual-unitarne pozwalają na dokładne odpowiedzi na interesujące pytania fizyczne w czystych lub nieuporządkowanych jedno- i wielowymiarowych układach kwantowych. Jednak ta rodzina modeli wykazuje pewne nieuniwersalne cechy, takie jak zanikające korelacje wewnątrz stożka świetlnego i natychmiastowa termalizacja lokalnych obserwacji. W tej pracy proponujemy uogólnienie obwodów dualnych, w których dokładnie obliczalne funkcje korelacji przestrzenno-czasowej wykazują bogatsze zachowanie i mają nietrywialną termalizację lokalnych obserwacji. Osiąga się to poprzez uogólnienie warunku pojedynczej bramki na hierarchię warunków wielu bramek, gdzie pierwszy poziom odtwarza modele dualno-jednostkowe, a drugi poziom wykazuje te nowe interesujące cechy. Rozszerzamy również dyskusję i dostarczamy dokładnych rozwiązań korelatorom z obserwablami w kilku miejscach oraz omawiamy wyższe rzędy, w tym te po wygaszaniu kwantowym. Ponadto zapewniamy wyczerpującą parametryzację przypadków kubitowych i proponujemy nową rodzinę modeli dla wymiarów lokalnych większych niż dwa, która zapewnia również nową rodzinę modeli dualno-unitarnych.

Hierarchiczne uogólnienie podwójnej jedności PlatoBlockchain Data Intelligence. Wyszukiwanie pionowe. AI.

Wyróżniony obraz: W tej pracy rozważamy obwody kwantowe z hierarchią warunków, która rozluźnia warunki dual-unitaryczne. Każdy warunek hierarchiczny obejmuje więcej bramek. Nadal można go rozwiązać i ma bogatszą fizykę.

Popularne podsumowanie

Dynamika układów rozszerzonych z lokalnymi interakcjami jest głównym tematem badań różnych społeczności, takich jak fizyka statystyczna, fizyka materii skondensowanej, chaos kwantowy i fizyka wysokich energii. Złożoność obliczeniowa tej dynamiki wymaga opracowania nowych, dających się rozwiązać modeli, aby rozwikłać zachowania wielu ciał. Niektóre z najważniejszych modeli wykorzystywanych w tym celu to tak zwane obwody dualno-unitarne, które pozostają fizyczne po zmianie ról przestrzeni i czasu. Jednakże nadal wykazują one pewne nieuniwersalne cechy, w tym zanikające funkcje korelacji wewnątrz stożka świetlnego i natychmiastową termalizację lokalnych obserwacji.

Aby zaradzić tym ograniczeniom, nasza praca rozluźnia warunek podwójnej unitarności w hierarchię warunków zawierającą coraz więcej bramek, gdzie obwód dualny jest pierwszym poziomem. Wyższe poziomy utrzymują poziom rozwiązywalności i wykazują bardziej ogólne zachowanie fizyczne. W ten sposób nasza praca toruje drogę do głębszego zrozumienia dynamiki chaotycznej kwantowej i inspiruje do opracowania bardziej skomplikowanych, rozwiązywalnych modeli.

► Dane BibTeX

► Referencje

[1] AJ Daley, C. Kollath, U Schollwöck i G. Vidal. „Zależna od czasu grupa renormalizacji macierzy gęstości wykorzystująca adaptacyjne efektywne przestrzenie Hilberta”. Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment 2004, P04005 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-5468/​2004/​04/​P04005

[2] Norbert Schuch, Michael M. Wolf, Frank Verstraete i J. Ignacio Cirac. „Skalowanie i symulowalność entropii według stanów iloczynów macierzy”. Fiz. Wielebny Lett. 100, 030504 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.100.030504

[3] Marko Ljubotina, Lenart Zadnik i Tomaz Prosen. „Balistyczny transport spinu w integrowalnym układzie kwantowym napędzanym okresowo”. Fiz. Wielebny Lett. 122, 150605 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.150605

[4] Matthew PA Fisher, Vedika Khemani, Adam Nahum i Sagar Vijay. „Losowe obwody kwantowe”. Roczny przegląd fizyki materii skondensowanej 14, 335–379 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1146 / annurev-conmatphys-031720-030658

[5] Bruno Bertini, Pavel Kos i Tomaž Prosen. „Dokładne funkcje korelacji dla modeli kratowych dualnych w wymiarach 1+1”. Fiz. Wielebny Lett. 123, 210601 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.123.210601

[6] Lorenzo Piroli, Bruno Bertini, J. Ignacio Cirac i Tomaz Prosen. „Dokładna dynamika w dwujednostkowych obwodach kwantowych”. Fiz. Rev. B 101, 094304 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.101.094304

[7] Bruno Bertini, Pavel Kos i Tomaz Prosen. „Dokładny współczynnik kształtu widmowego w minimalnym modelu chaosu kwantowego wielu ciał”. Fiz. Wielebny Lett. 121, 264101 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.121.264101

[8] Bruno Bertini, Pavel Kos i Tomaž Prosen. „Współczynnik widma matrycy losowej w podwójnych jednostkowych obwodach kwantowych”. Komunikacja w fizyce matematycznej (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-021-04139-2

[9] Bruno Bertini, Pavel Kos i Tomaž Prosen. „Rozprzestrzenianie się splątania w minimalnym modelu maksymalnego wielociałowego chaosu kwantowego”. Fiz. Rev. X 9, 021033 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.9.021033

[10] Bruno Bertini, Pavel Kos i Tomaž Prosen. „Splątanie operatora w lokalnych obwodach kwantowych I: Chaotyczne obwody dualno-unitarne”. SciPost Fiz. 8, 67 (2020).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.8.4.067

[11] Sarang Gopalakrishnan i Austen Lamacraft. „Obwody unitarne o skończonej głębokości i nieskończonej szerokości z kanałów kwantowych”. Fiz. Rev. B 100, 064309 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.100.064309

[12] Pieter W. Claeys i Austen Lamacraft. „Obwody kwantowe maksymalnej prędkości”. Fiz. Ks. Res. 2, 033032 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033032

[13] Bruno Bertini i Lorenzo Piroli. „Scrambling w losowych obwodach unitarnych: Dokładne wyniki”. Fiz. Rev. B 102, 064305 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.102.064305

[14] Izaaka Reida i Bruno Bertiniego. „Bariery splątania w obwodach dualnych unitarnych”. Fiz. Rev. B 104, 014301 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.104.014301

[15] Tianci Zhou i Aram W. Harrow. „Maksymalna prędkość splątania implikuje podwójną jedność”. Przegląd fizyczny B 106 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevb.106.l201104

[16] Wen Wei Ho i Soonwon Choi. „Dokładne powstające projekty stanów kwantowych z kwantowej dynamiki chaotycznej”. Fiz. Wielebny Lett. 128, 060601 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.060601

[17] Pietera W. Claeysa i Austena Lamacrafta. „Wyłaniające się projekty stanów kwantowych i biunitarność w dynamice obwodów dualnych”. Kwant 6, 738 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-06-15-738

[18] Matteo Ippoliti i Wen Wei Ho. „Dynamiczne oczyszczanie i pojawienie się projektów stanów kwantowych z projektowanego zespołu”. PRX Quantum 4, 030322 (2023).
https: // doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.4.030322

[19] Felix Fritzsch i Tomaz Prosen. „Termalizacja stanu własnego w dualnych jednostkowych obwodach kwantowych: Asymptotyka funkcji widmowych”. Fiz. Rev. E 103, 062133 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.103.062133

[20] Alessio Lerose, Michael Sonner i Dmitry A. Abanin. „Podejście oparte na macierzy wpływów do dynamiki Floqueta wielu ciał”. Fiz. Rev. X 11, 021040 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021040

[21] Giacomo Giudice, Giuliano Giudici, Michael Sonner, Julian Thoenniss, Alessio Lerose, Dmitry A. Abanin i Lorenzo Piroli. „Splątanie czasowe, kwazicząstki i rola oddziaływań”. Fiz. Wielebny Lett. 128, 220401 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.220401

[22] Alessandro Foligno, Tianci Zhou i Bruno Bertini. „Czasowe splątanie w chaotycznych obwodach kwantowych”. Fiz. Rev. X 13, 041008 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.13.041008

[23] Matteo Ippoliti i Vedika Khemani. „Dynamika splątania bez selekcji poprzez dualizm czasoprzestrzeni”. Fiz. Wielebny Lett. 126, 060501 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.060501

[24] Matteo Ippoliti, Tibor Rakovszky i Vedika Khemani. „Prawa fraktalne, logarytmiczne i objętościowe splątały nietermiczne stany ustalone poprzez dualizm czasoprzestrzeni”. Fiz. Rev. X 12, 011045 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.12.011045

[25] Tsung-Cheng Lu i Tarun Grover. „Dwoistość czasoprzestrzenna między przejściami lokalizacyjnymi a przejściami wywołanymi pomiarami”. PRX Quantum 2, 040319 (2021).
https: // doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040319

[26] Ryotaro Suzuki, Kosuke Mitarai i Keisuke Fujii. „Moc obliczeniowa jedno- i dwuwymiarowych dwujednostkowych obwodów kwantowych”. Kwant 6, 631 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-01-24-631

[27] Eli Chertkov, Justin Bohnet, David Francois, John Gaebler, Dan Gresh, Aaron Hankin, Kenny Lee, David Hayes, Brian Neyenhuis, Russell Stutz, Andrew C. Potter i Michael Foss-Feig. „Symulacje dynamiki holograficznej za pomocą komputera kwantowego z uwięzionymi jonami”. Fizyka przyrody 18, 1074–1079 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-022-01689-7

[28] Xiao Mi, Pedram Roushan, Chris Quintana, Salvatore Mandrà, Jeffrey Marshall, Charles Neill, Frank Arute, Kunal Arya, Juan Atalaya, Ryan Babbush, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Joao Basso, Andreas Bengtsson, Sergio Boixo, Alexandre Bourassa, Michael Broughton, Bob B. Buckley, David A. Buell, Brian Burkett, Nicholas Bushnell, Zijun Chen, Benjamin Chiaro, Roberto Collins, William Courtney, Sean Demura, Alan R. Derk, Andrew Dunsworth, Daniel Eppens, Catherine Erickson, Edward Farhi , Austin G. Fowler, Brooks Foxen, Craig Gidney, Marissa Giustina, Jonathan A. Gross, Matthew P. Harrigan, Sean D. Harrington, Jeremy Hilton, Alan Ho, Sabrina Hong, Trent Huang, William J. Huggins, LB Ioffe, Sergei V. Isakov, Evan Jeffrey, Zhang Jiang, Cody Jones, Dvir Kafri, Julian Kelly, Seon Kim, Alexei Kitaev, Paul V. Klimov, Alexander N. Korotkov, Fedor Kostritsa, David Landhuis, Pavel Laptev, Erik Lucero, Orion Martin , Jarrod R. McClean, Trevor McCourt, Matt McEwen, Anthony Megrant, Kevin C. Miao, Masoud Mohseni, Shirin Montazeri, Wojciech Mruczkiewicz, Josh Mutus, Ofer Naaman, Matthew Neeley, Michael Newman, Murphy Yuezhen Niu, Thomas E. O” Brien, Alex Opremcak, Eric Ostby, Balint Pato, Andre Petukhov, Nicholas Redd, Nicholas C. Rubin, Daniel Sank, Kevin J. Satzinger, Vladimir Shvarts, Doug Strain, Marco Szalay, Matthew D. Trevithick, Benjamin Villalonga, Theodore White, Z. Jamie Yao, Ping Yeh, Adam Zalcman, Hartmut Neven, Igor Aleiner, Kostyantyn Kechedzhi, Vadim Smelyanskiy i Yu Chen. „Szyfrowanie informacji w obwodach kwantowych”. Nauka 374, 1479–1483 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1126/​science.abg5029

[29] Suhail Ahmad Raczej, S. Aravinda i Arul Lakshminarayan. „Tworzenie zespołów podwójnych, unitarnych i maksymalnie splątanych ewolucji kwantowych”. Fiz. Wielebny Lett. 125, 070501 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.070501

[30] Boris Gutkin, Petr Braun, Maram Akila, Daniel Waltner i Thomas Guhr. „Dokładne korelacje lokalne w kopniętych łańcuchach”. Fiz. Rev. B 102, 174307 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.102.174307

[31] Pieter W. Claeys i Austen Lamacraft. „Ergodyczne i nieergodyczne dwujednostkowe obwody kwantowe z dowolnym lokalnym wymiarem przestrzeni Hilberta”. Fiz. Wielebny Lett. 126, 100603 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.126.100603

[32] S. Aravinda, Suhail Ahmad Raczej i Arul Lakshminarayan. „Od dual-jednostkowych do kwantowych obwodów Bernoulliego: rola mocy splątującej w konstruowaniu kwantowej hierarchii ergodycznej”. Fiz. Rev. Research 3, 043034 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043034

[33] Tomaz Prosen. „Chaos kwantowy wielu ciał i okrągła podwójna jedność”. Chaos: An Interdyscyplinarny Journal of Nonlinear Science 31, 093101 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0056970

[34] Márton Borsi i Balázs Pozsgay. „Budowa i właściwości ergodyczności podwójnych unitarnych obwodów kwantowych”. Fiz. Rev. B 106, 014302 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.106.014302

[35] Márton Mestyán, Balázs Pozsgay i Ian M. Wanless. „Wielokierunkowa unitarność i maksymalne splątanie w przestrzennie symetrycznych stanach kwantowych”. SciPost Fiz. 16 (010).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.16.1.010

[36] Pieter W. Claeys, Austen Lamacraft i Jamie Vicary. „Od dual-unitary do biunitary: dwukategoryczny model dokładnie rozwiązywalnej dynamiki kwantowej wielu ciał” (2). arXiv:2023.
arXiv: 2302.07280

[37] Pavel Kos, Bruno Bertini i Tomaz Prosen. „Korelacje w zaburzonych obwodach dualnych: efektywny wzór na całkę po ścieżce”. Fiz. Rev. X 11, 011022 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.11.011022

[38] Michael A. Rampp, Roderich Moessner i Pieter W. Claeys. „Od podwójnej unitarności do ogólnego rozpraszania operatora kwantowego”. Fiz. Wielebny Lett. 130, 130402 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.130402

[39] Cheryne Jonay, Vedika Khemani i Matteo Ippoliti. „Trójjednostkowe obwody kwantowe”. Fiz. Rev. Research 3, 043046 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043046

[40] Richard M. Milbradt, Lisa Scheller, Christopher Aßmus i Christian B. Mendl. „Trójskładnikowe unitarne modele i obwody sieci kwantowej w wymiarach 2 + 1 $”. Fiz. Wielebny Lett. 130, 090601 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.090601

[41] Yusuf Kasim i Tomaz Prosen. „Podwójne obwody unitarne w losowych geometriach”. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 56, 025003 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​acb1e0

[42] Lluisa Masanesa. „Dyskretna holografia w obwodach dualno-unitarnych” (2023). arXiv:2301.02825.
arXiv: 2301.02825

[43] Pavel Kos i Georgios Styliaris. „Obwody kanałów kwantowych przestrzeni i czasu”. Kwant 7, 1020 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-05-24-1020

[44] Alexios Christopoulos, Andrea De Luca, DL Kovrizhin i Tomaz Prosen. „Podwójne symplektyczne obwody klasyczne: dokładnie rozwiązywalny model chaosu wielu ciał” (2023). arXiv:2307.01786.
arXiv: 2307.01786

[45] Jona E Tysona. „Rozkłady operatora-Schmidta i transformata Fouriera z zastosowaniem do liczb unitarnych operatora-Schmidta”. Journal of Physics A: Mathematical and General 36, 10101 (2003).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​36/​39/​309

[46] Marko Medenjak, Katja Klobas i Tomaž Prosen. „Dyfuzja w deterministycznych oddziałujących układach kratowych”. Listy z przeglądu fizycznego 119 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.119.110603

[47] Katja Klobas, Marko Medenjak, Tomaž Prosen i Matthieu Vanicat. „Ansatz iloczynu macierzy zależnej od czasu dla oddziałującej dynamiki odwracalnej”. Komunikacja w fizyce matematycznej 371, 651–688 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-019-03494-5

[48] Katja Klobas i Bruno Bertini. „Dokładna relaksacja do stanów ustalonych Gibbsa i nierównowagi w regule 54 automatu komórkowego kwantowego”. SciPost Fizyka 11 (2021).
https: / / doi.org/ 10.21468 / scipostphys.11.6.106

[49] Katja Klobas, Cecilia De Fazio i Juan P. Garrahan. „Dokładna „hydrofobowość” w obwodach deterministycznych: fluktuacje dynamiczne w modelu Floqueta-East” (2023). arXiv:2305.07423.
arXiv: 2305.07423

[50] Bruno Bertini, Pavel Kos i Tomaz Prosen. „Zlokalizowana dynamika w modelu kwantowego wschodu Floqueta” (2023). arXiv:2306.12467.
arXiv: 2306.12467

[51] Katja Klobas, Bruno Bertini i Lorenzo Piroli. „Dokładna dynamika termalizacji w kwantowym automacie komórkowym «reguła 54»”. Fiz. Wielebny Lett. 126, 160602 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.160602

[52] Alessandro Foligno, Katja Klobas i Bruno Bertini. „W przygotowaniu” (2023).

Cytowany przez

[1] Chuan Liu i Wen Wei Ho, „Rozwiązywalna dynamika splątania w obwodach kwantowych z uogólnioną podwójną unitarnością”, arXiv: 2312.12239, (2023).

[2] Alessandro Foligno, Pavel Kos i Bruno Bertini, „Rozprzestrzenianie się informacji kwantowej w uogólnionych obwodach dual-unitarycznych”, arXiv: 2312.02940, (2023).

[3] Bruno Bertini, Cecilia De Fazio, Juan P. Garrahan i Katja Klobas, „Dokładna dynamika tłumienia modelu kwantowego Wschodu Floqueta w punkcie deterministycznym”, arXiv: 2310.06128, (2023).

[4] Tom Holden-Dye, Lluis Masanes i Arijeet Pal, „Opłaty podstawowe dla obwodów dualnych”, arXiv: 2312.14148, (2023).

[5] Suhail Ahmad Raczej, „Konstrukcja doskonałych tensorów przy użyciu wektorów biunimodularnych”, arXiv: 2309.01504, (2023).

[6] Michael A. Rampp, Suhail A. Raczej i Pieter W. Claeys, „The splątanie membrana w dokładnie rozwiązalnych modelach kratowych”, arXiv: 2312.12509, (2023).

Powyższe cytaty pochodzą z Reklamy SAO / NASA (ostatnia aktualizacja pomyślnie 2024-02-20 14:52:04). Lista może być niekompletna, ponieważ nie wszyscy wydawcy podają odpowiednie i pełne dane cytowania.

Nie można pobrać Przywołane przez Crossref dane podczas ostatniej próby 2024-02-20 14:52:03: Nie można pobrać cytowanych danych dla 10.22331 / q-2024-02-20-1260 z Crossref. Jest to normalne, jeśli DOI zostało niedawno zarejestrowane.

Niniejszy artykuł opublikowano w Quantum pod Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe (CC BY 4.0) licencja. Prawa autorskie należą do pierwotnych właścicieli praw autorskich, takich jak autorzy lub ich instytucje.

Znak czasu:

Więcej z Dziennik kwantowy