Protocolos de medição randomizados para teorias de calibre reticulado

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Jacob Bringewatt^1,2, Jonathan Kunjummen^1,2e Niklas Mueller³

¹Centro Conjunto de Informação Quântica e Ciência da Computação, NIST/Universidade de Maryland, College Park, Maryland 20742, EUA
²Joint Quantum Institute/NIST, Universidade de Maryland, College Park, Maryland 20742, EUA
³InQubator for Quantum Simulation (IQuS), Departamento de Física, Universidade de Washington, Seattle, WA 98195, EUA.

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Sumário

Protocolos de medição randomizados, incluindo sombras clássicas, tomografia de emaranhamento e benchmarking aleatório são técnicas poderosas para estimar observáveis, realizar tomografia de estado ou extrair as propriedades de emaranhamento de estados quânticos. Embora desvendar a intrincada estrutura dos estados quânticos seja geralmente difícil e consuma muitos recursos, os sistemas quânticos na natureza são muitas vezes fortemente limitados por simetrias. Isso pode ser aproveitado pelos esquemas de medição aleatória conscientes da simetria que propomos, produzindo vantagens claras sobre a randomização cega à simetria, como redução de custos de medição, permitindo mitigação de erros baseada em simetria em experimentos, permitindo medição diferenciada da estrutura de emaranhamento da teoria de calibre (rede), e, potencialmente, a verificação de estados topologicamente ordenados em experimentos existentes e de curto prazo. Crucialmente, ao contrário dos protocolos de medição aleatória cegos à simetria, estas últimas tarefas podem ser realizadas sem reaprender as simetrias através da reconstrução completa da matriz de densidade.

Protocolos de medição randomizados para teorias de calibre de rede PlatoBlockchain Data Intelligence. Pesquisa vertical. Ai.

Imagem em destaque: uma ilustração esquemática de nosso protocolo de medição aleatória consciente da simetria, que preserva a estrutura de simetria dos estados, em comparação com abordagens cegas à simetria.

Resumo popular

Um estado quântico pode codificar informações exponenciais. Apenas uma quantidade minúscula desta informação é normalmente revelada por uma única medição. Protocolos de medição randomizados oferecem um caminho promissor para superar essa limitação, permitindo acesso a muitas quantidades de interesse e exigindo relativamente poucas medições. Neste trabalho, sugerimos aprimorar a caixa de ferramentas de medição aleatória, fazendo uso de uma situação onipresente em sistemas quânticos naturais e de engenharia, a presença de simetrias. Nossa abordagem consciente da simetria produz um método direto para extrair a estrutura de emaranhado de muitos sistemas corporais quânticos sem a necessidade de tomografia completa. Uma aplicação principal é o estudo e verificação de fases topologicamente ordenadas em materiais quânticos sintéticos, um passo para permitir o processamento de informações quânticas tolerantes a falhas ou a medição da estrutura de emaranhamento de teorias de calibre em experimentos de simulação quântica.

► dados BibTeX

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Citado por

[1] Niklas Mueller, Joseph A. Carolan, Andrew Connelly, Zohreh Davoudi, Eugene F. Dumitrescu e Kübra Yeter-Aydeniz, “Computação Quântica de Transições de Fase Quânticas Dinâmicas e Tomografia de Emaranhamento em uma Teoria de Medidor de Rede”, PRX Quantum 4 3, 030323 (2023).

[2] Andrea Bulgarelli e Marco Panero, “Entropia de emaranhamento de simulações de Monte Carlo sem equilíbrio”, Jornal de Física de Altas Energias 2023 6, 30 (2023).

[3] Dongjin Lee e Beni Yoshida, “Códigos quânticos monitorados aleatoriamente”, arXiv: 2402.00145, (2024).

[4] Yongtao Zhan, Andreas Elben, Hsin-Yuan Huang e Yu Tong, “Aprendendo leis de conservação em dinâmica quântica desconhecida”, arXiv: 2309.00774, (2023).

[5] Edison M. Murairi e Michael J. Cervia, “Reduzindo a profundidade do circuito com diagonalização qubitwise”, Revisão Física A 108 6, 062414 (2023).

[6] Jesús Cobos, David F. Locher, Alejandro Bermudez, Markus Müller e Enrique Rico, “Eigensolvers variacionais com reconhecimento de ruído: uma rota dissipativa para teorias de calibre de rede”, arXiv: 2308.03618, (2023).

[7] Lento Nagano, Alexander Miessen, Tamiya Onodera, Ivano Tavernelli, Francesco Tacchino e Koji Terashi, “Aprendizagem de dados quânticos para simulações quânticas em física de alta energia”, Pesquisa de Revisão Física 5 4, 043250 (2023).

As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2024-03-28 01:48:03). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

On Serviço citado por Crossref nenhum dado sobre a citação de trabalhos foi encontrado (última tentativa 2024-03-28 01:48:01).

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Fonte: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-03-27-1300/

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