Preparando estados de cicatrizes quânticas de muitos corpos em computadores quânticos

Preparando estados de cicatrizes quânticas de muitos corpos em computadores quânticos

Carimbo de data / hora: 7 de novembro de 2023 9h21
Preparando estados de cicatrizes quânticas de muitos corpos em computadores quânticos PlatoBlockchain Data Intelligence. Pesquisa vertical. Ai.

Erik J. Gustafson1,2, Andy CY Li1,2, Abid Khan1,3,4,5, Joonho Kim1,6, Doga Murat Kurkcuoglu1,2, M. Sohaib Alam1,4,5, Peter P. Orth1,7,8,9, Armin Rahmani10e Thomas Iadecola1,7,8

1Centro de Sistemas e Materiais Quânticos Supercondutores (SQMS), Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, IL 60510, EUA
2Laboratório Nacional do Acelerador Fermi, Batavia, IL, 60510, EUA
3Departamento de Física, Universidade de Illinois Urbana-Champaign, Urbana, IL, Estados Unidos 61801
4Instituto de Pesquisa USRA para Ciência da Computação Avançada (RIACS), Mountain View, CA, 94043, EUA
5Laboratório de Inteligência Artificial Quântica (QuAIL), NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA, 94035, EUA
6Rigetti Computing, Berkeley, CA, 94710, EUA
7Departamento de Física e Astronomia, Iowa State University, Ames, IA 50011, EUA
8Laboratório Nacional Ames, Ames, IA 50011, EUA
9Departamento de Física, Universidade de Saarland, 66123 Saarbrücken, Alemanha
10Departamento de Física e Astronomia e Centro de Ciência e Engenharia de Materiais Avançados, Western Washington University, Bellingham, WA 98225, EUA

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Sumário

Os estados quânticos de cicatriz de muitos corpos são estados próprios altamente excitados de sistemas de muitos corpos que exibem emaranhamento atípico e propriedades de correlação em relação aos estados próprios típicos na mesma densidade de energia. Os estados de cicatriz também dão origem a dinâmicas coerentes de vida infinitamente longa quando o sistema é preparado em um estado inicial especial com sobreposição finita com eles. Muitos modelos com estados de cicatriz exatos foram construídos, mas o destino dos estados próprios e da dinâmica com cicatrizes quando esses modelos são perturbados é difícil de estudar com técnicas computacionais clássicas. Neste trabalho, propomos protocolos de preparação de estado que possibilitam o uso de computadores quânticos para estudar esta questão. Apresentamos protocolos tanto para estados de cicatrizes individuais em um modelo específico, como também sobreposições deles que dão origem a dinâmicas coerentes. Para superposições de estados de cicatriz, apresentamos um protocolo unitário de profundidade linear de tamanho de sistema e um protocolo de preparação de estado não unitário de profundidade finita, o último dos quais utiliza medição e pós-seleção para reduzir a profundidade do circuito. Para estados próprios com cicatrizes individuais, formulamos uma abordagem exata de preparação de estado baseada em estados de produto de matriz que produz circuitos de profundidade quase polinomial, bem como uma abordagem variacional com um circuito ansatz de profundidade polinomial. Também fornecemos demonstrações de preparação de estado de prova de princípio em hardware quântico supercondutor.

► dados BibTeX

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[101] Edward Farhi, Jeffrey Goldstone e Sam Gutmann. “Um algoritmo de otimização quântica aproximada” (2014)arXiv:1411.4028.
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Citado por

[1] Pierre-Gabriel Rozon e Kartiek Agarwal, “Imagem unitária quebrada da dinâmica em cicatrizes quânticas de muitos corpos”, arXiv: 2302.04885, (2023).

[2] Clement Charles, Erik J. Gustafson, Elizabeth Hardt, Florian Herren, Norman Hogan, Henry Lamm, Sara Starecheski, Ruth S. Van de Water e Michael L. Wagman, "Simulando $mathbb{Z}_2$ teoria de calibre de rede em um computador quântico", arXiv: 2305.02361, (2023).

[3] Dong Yuan, Shun-Yao Zhang e Dong-Ling Deng, “Cicatrizes quânticas exatas de muitos corpos em modelos cineticamente restritos de rotação superior”, arXiv: 2307.06357, (2023).

As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2023-11-11 02:43:03). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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