Projetos de estados quânticos emergentes e biunitários na dinâmica de circuitos dual-unitários PlatoBlockchain Data Intelligence. Pesquisa Vertical. Ai.

Projetos de estados quânticos emergentes e biunitários na dinâmica de circuitos dual-unitários

Carimbo de data / hora: 15 de junho de 2022 7h13

Pieter W. Claeys1,2 e Austen Lamacraft2

1Instituto Max Planck de Física de Sistemas Complexos, 01187 Dresden, Alemanha
2Grupo TCM, Laboratório Cavendish, Universidade de Cambridge, Cambridge CB3 0HE, Reino Unido

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Sumário

Trabalhos recentes investigaram o surgimento de um novo tipo de comportamento de matriz aleatória em dinâmica unitária após uma extinção quântica. Partindo de um estado evoluído no tempo, um conjunto de estados puros suportados em um pequeno subsistema pode ser gerado realizando medições projetivas no restante do sistema, levando a um $textit{conjunto projetado}$. Em sistemas quânticos caóticos, conjecturou-se que tais conjuntos projetados tornam-se indistinguíveis do conjunto uniforme aleatório de Haar e levam a um $textit{design de estado quântico}$. Os resultados exatos foram apresentados recentemente por Ho e Choi [Phys. Rev. 128, 060601 (2022)] para o modelo de Ising chutado no ponto autodual. Fornecemos uma construção alternativa que pode ser estendida a circuitos duais unitários caóticos gerais com estados e medições iniciais solucionáveis, destacando o papel da dualidade subjacente e mostrando ainda como os modelos de circuitos duais unitários exibem solubilidade exata e comportamento de matriz aleatória. Com base nos resultados de conexões biunitárias, mostramos como matrizes complexas de Hadamard e bases de erros unitárias levam a esquemas de medição solucionáveis.

Imagem em destaque: Ilustração esquemática de um circuito quântico para o qual as medições no subsistema B observado retornam estados aleatórios no subsistema A não observado.

Resumo popular

Demonstrações recentes de supremacia quântica basearam-se na preparação de estados quânticos aleatórios. Nestes experimentos, a aleatoriedade foi introduzida escolhendo parâmetros experimentais usando geradores comuns de números (pseudo-)aleatórios. Recentemente, uma abordagem alternativa foi sugerida: medindo uma parte de um grande sistema quântico, a incerteza inerente ao próprio processo de medição quântica poderia ser usada para gerar um estado quântico aleatório na parte não observada do sistema.

Para que esta abordagem funcione, o Estado deve ter um elevado grau de entrelaçamento entre os dois subsistemas. Por outro lado, as realizações experimentais viáveis ​​devem ser locais: formadas por operações em qubits vizinhos, por exemplo. Neste artigo mostramos que uma família recentemente introduzida de circuitos quânticos feitos a partir de portas duais unitárias fornece precisamente os ingredientes necessários para construir estados quânticos arbitrariamente aleatórios pelo método de medições parciais. Além de aplicações potenciais para benchmarking de computadores quânticos, nossos resultados fornecem uma visão detalhada das propriedades caóticas quânticas das funções de onda de um sistema estendido.

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Citado por

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As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2022-07-16 14:31:19). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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