Generalizarea ierarhică a unitarității duale

Generalizarea ierarhică a unitarității duale

Marca temporală: 20 februarie 2024 9:43

Xie-Hang Yu, Zhiyuan Wang și Pavel Kos

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

Găsiți această lucrare interesant sau doriți să discutați? Scite sau lasă un comentariu la SciRate.

Abstract

Dinamica cuantică cu interacțiuni locale în modelele latice prezintă o fizică bogată, dar este notoriu greu de studiat. Circuitele duale-unitare permit răspunsuri exacte la întrebări fizice interesante în sisteme cuantice unidimensionale și superioare curate sau dezordonate. Cu toate acestea, această familie de modele prezintă unele caracteristici non-universale, cum ar fi dispariția corelațiilor în interiorul conului de lumină și termalizarea instantanee a observabilelor locale. În această lucrare propunem o generalizare a circuitelor duale-unitare în care funcțiile de corelație spațio-temporale exact calculabile prezintă un comportament mai bogat și au o termalizare non-trivială a observabilelor locale. Acest lucru se realizează prin generalizarea condiției cu o singură poartă la o ierarhie de condiții cu mai multe porți, unde primul nivel recuperează modele dual-unitare, iar al doilea nivel prezintă aceste noi caracteristici interesante. De asemenea, extindem discuția și oferim soluții exacte corelatorilor cu observabile cu puține site-uri și discutăm ordine superioare, inclusiv cele după o stingere cuantică. În plus, oferim parametrizări exhaustive pentru cazurile qubit și propunem o nouă familie de modele pentru dimensiuni locale mai mari de două, care oferă, de asemenea, o nouă familie de modele dual-unitare.

Hierarchical generalization of dual unitarity PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Imagine prezentată: În această lucrare, luăm în considerare circuitele cuantice cu o ierarhie de condiții care relaxează condițiile duale-unitare. Fiecare condiție ierarhică implică mai multe porți. Este încă rezolvabil și are o fizică mai bogată.

Rezumat popular

Dinamica sistemelor extinse cu interacțiuni locale este subiectul focal al cercetării diferitelor comunități, cum ar fi fizica statistică, fizica materiei condensate, haosul cuantic și fizica energiei înalte. Complexitatea computațională a acestor dinamici necesită dezvoltarea de noi modele rezolvabile pentru a dezvălui comportamentele mai multor corpuri. Unele dintre cele mai importante modele folosite în acest scop sunt așa-numitele circuite duale-unitare, care rămân fizice la schimbarea rolurilor spațiului și timpului. Cu toate acestea, ele încă mai manifestă anumite trăsături non-universale, inclusiv dispariția funcțiilor de corelare în interiorul conului de lumină și termalizarea instantanee a observabilelor locale.

Pentru a aborda aceste limitări, munca noastră relaxează condiția dual-unitară într-o ierarhie de condiții care conține tot mai multe porți în care circuitul dual-unitar este primul nivel. Nivelurile mai înalte mențin un nivel de solvabilitate și arată un comportament fizic mai generic. Astfel, munca noastră deschide calea pentru o înțelegere mai profundă a dinamicii haotice cuantice și inspiră dezvoltarea unor modele rezolvabile mai complexe.

► Date BibTeX

► Referințe

[1] AJ Daley, C Kollath, U Schollwöck și G Vidal. „Grupul de renormalizare a matricei de densitate dependent de timp folosind spații Hilbert eficiente adaptive”. 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 și J. Ignacio Cirac. „Scalarea entropiei și simulabilitatea prin stări ale produselor matriceale”. Fiz. Rev. Lett. 100, 030504 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.100.030504

[3] Marko Ljubotina, Lenart Zadnik și Tomaz Prosen. „Transport balistic de spin într-un sistem cuantic integrabil condus periodic”. Fiz. Rev. Lett. 122, 150605 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.150605

[4] Matthew PA Fisher, Vedika Khemani, Adam Nahum și Sagar Vijay. „Circuite cuantice aleatorii”. Revizuirea anuală a fizicii materiei condensate 14, 335–379 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1146 / annurev-conmatphys-031720-030658

[5] Bruno Bertini, Pavel Kos și Tomaž Prosen. „Funcții de corelație exacte pentru modelele de rețea dual-unitară în dimensiuni 1+1”. Fiz. Rev. Lett. 123, 210601 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.123.210601

[6] Lorenzo Piroli, Bruno Bertini, J. Ignacio Cirac și Tomaz Prosen. „Dinamica exactă în circuitele cuantice duale-unitare”. Fiz. Rev. B 101, 094304 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.101.094304

[7] Bruno Bertini, Pavel Kos și Tomaz Prosen. „Factor de formă spectrală exactă într-un model minim de haos cuantic cu mai multe corpuri”. Fiz. Rev. Lett. 121, 264101 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.121.264101

[8] Bruno Bertini, Pavel Kos și Tomaž Prosen. „Factor de formă spectrală de matrice aleatorie a circuitelor cuantice duale-unitare”. Comunicări în fizică matematică (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-021-04139-2

[9] Bruno Bertini, Pavel Kos și Tomaž Prosen. „Încheierea se răspândește într-un model minim de haos cuantic maxim cu mai multe corpuri”. Fiz. Rev. X 9, 021033 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.9.021033

[10] Bruno Bertini, Pavel Kos și Tomaž Prosen. „Entanglement Operator in Local Quantum Circuits I: Chaotic Dual-Unitary Circuits”. SciPost Phys. 8, 67 (2020).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.8.4.067

[11] Sarang Gopalakrishnan și Austen Lamacraft. „Circuite unitare de adâncime finită și lățime infinită din canalele cuantice”. Fiz. Rev. B 100, 064309 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.100.064309

[12] Pieter W. Claeys și Austen Lamacraft. „Circuite cuantice de viteză maximă”. Fiz. Rev. Res. 2, 033032 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033032

[13] Bruno Bertini și Lorenzo Piroli. „Scrambling în circuite unitare aleatorii: rezultate exacte”. Fiz. Rev. B 102, 064305 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.102.064305

[14] Isaac Reid și Bruno Bertini. „Bariere de încrucișare în circuite duale-unitare”. Fiz. Rev. B 104, 014301 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.104.014301

[15] Tianci Zhou și Aram W. Harrow. „Viteza maximă de încurcare implică dublă unitate”. Revista fizică B 106 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevb.106.l201104

[16] Wen Wei Ho și Soonwon Choi. „Proiecte exacte de stare cuantică emergentă din dinamica haotică cuantică”. Fiz. Rev. Lett. 128, 060601 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.060601

[17] Pieter W. Claeys și Austen Lamacraft. „Proiectări de stări cuantice emergente și biunitaritate în dinamica circuitelor duale-unitare”. Quantum 6, 738 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-06-15-738

[18] Matteo Ippoliti și Wen Wei Ho. „Purificarea dinamică și apariția proiectelor de stări cuantice din ansamblul proiectat”. PRX Quantum 4, 030322 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.4.030322

[19] Felix Fritzsch și Tomaz Prosen. „Termizarea stării proprii în circuite cuantice duale-unitare: Asimptotice ale funcțiilor spectrale”. Fiz. Rev. E 103, 062133 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.103.062133

[20] Alessio Lerose, Michael Sonner și Dmitry A. Abanin. „Abordarea matricei de influență a dinamicii Floquet cu mai multe corpuri”. 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 și Lorenzo Piroli. „Împlicare temporală, cvasiparticule și rolul interacțiunilor”. Fiz. Rev. Lett. 128, 220401 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.220401

[22] Alessandro Foligno, Tianci Zhou și Bruno Bertini. „Entanglement temporal în circuite cuantice haotice”. Fiz. Rev. X 13, 041008 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.13.041008

[23] Matteo Ippoliti și Vedika Khemani. „Dinamica încordării fără selecție prin intermediul dualității spațiu-timp”. Fiz. Rev. Lett. 126, 060501 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.060501

[24] Matteo Ippoliti, Tibor Rakovszky și Vedika Khemani. „Fractal, logaritmic și legea volumului încurcă stări de echilibru netermic prin dualitate spațiu-timp”. Fiz. Rev. X 12, 011045 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.12.011045

[25] Tsung-Cheng Lu și Tarun Grover. „Dualitate spațiu-timp între tranzițiile de localizare și tranzițiile induse de măsurare”. PRX Quantum 2, 040319 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040319

[26] Ryotaro Suzuki, Kosuke Mitarai și Keisuke Fujii. „Puterea de calcul a circuitelor cuantice duale-unitare uni și bidimensionale”. Quantum 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 și Michael Foss-Feig. „Simulări de dinamică holografică cu un computer cuantic cu ioni prinși”. Nature Physics 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, Serghei 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 și Yu Chen. „Alterarea informațiilor în circuitele cuantice”. Science 374, 1479–1483 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1126/​science.abg5029

[29] Suhail Ahmad Rather, S. Aravinda și Arul Lakshminarayan. „Crearea ansamblurilor de evoluții cuantice duale unitare și maximal încurcate”. Fiz. Rev. Lett. 125, 070501 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.070501

[30] Boris Gutkin, Petr Braun, Maram Akila, Daniel Waltner și Thomas Guhr. „Corelații locale exacte în lanțuri cu picior”. Fiz. Rev. B 102, 174307 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.102.174307

[31] Pieter W. Claeys și Austen Lamacraft. „Circuite cuantice duale-unitare ergodice și neergodice cu dimensiunea spațiului Hilbert local arbitrar”. Fiz. Rev. Lett. 126, 100603 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.126.100603

[32] S. Aravinda, Suhail Ahmad Rather și Arul Lakshminarayan. „De la circuitele duale-unitare la circuitele cuantice Bernoulli: Rolul puterii încurcatoare în construirea unei ierarhii ergodice cuantice”. Fiz. Rev. Research 3, 043034 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043034

[33] Tomaz Prosen. „Haos cuantic cu mai multe corpuri și dublă unitate rotundă”. Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science 31, 093101 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0056970

[34] Márton Borsi și Balázs Pozsgay. „Construcția și proprietățile de ergodicitate ale circuitelor cuantice unitare duale”. Fiz. Rev. B 106, 014302 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.106.014302

[35] Márton Mestyán, Balázs Pozsgay și Ian M. Wanless. „Unitate multidirecțională și încâlcire maximă în stări cuantice simetrice spațial”. SciPost Phys. 16, 010 (2024).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.16.1.010

[36] Pieter W. Claeys, Austen Lamacraft și Jamie Vicary. „De la dual-unitar la biunitar: un model cu 2 categorii pentru dinamica cuantică a mai multor corpuri exact rezolvabilă” (2023). arXiv:2302.07280.
arXiv: 2302.07280

[37] Pavel Kos, Bruno Bertini și Tomaz Prosen. „Corelații în circuitele duale-unitare perturbate: formulă eficientă a căii integrale”. Fiz. Rev. X 11, 011022 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.11.011022

[38] Michael A. Rampp, Roderich Moessner și Pieter W. Claeys. „De la dublă unitate la răspândirea operatorilor cuantici generici”. Fiz. Rev. Lett. 130, 130402 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.130402

[39] Cheryne Jonay, Vedika Khemani și Matteo Ippoliti. „Circuite cuantice triunitare”. Fiz. Rev. Research 3, 043046 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043046

[40] Richard M. Milbradt, Lisa Scheller, Christopher Aßmus și Christian B. Mendl. „Modele și circuite cu rețea cuantică unitară ternară în dimensiuni $2+1$”. Fiz. Rev. Lett. 130, 090601 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.090601

[41] Yusuf Kasim și Tomaz Prosen. „Circuite unitare duale în geometrii aleatorii”. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 56, 025003 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​acb1e0

[42] Lluis Masanes. „Holografie discretă în circuite duale-unitare” (2023). arXiv:2301.02825.
arXiv: 2301.02825

[43] Pavel Kos și Georgios Styliaris. „Circuite ale canalelor cuantice de spațiu și timp”. Quantum 7, 1020 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-05-24-1020

[44] Alexios Christopoulos, Andrea De Luca, DL Kovrizhin și Tomaz Prosen. „Circuite clasice simplectice duble: un model exact rezolvabil al haosului cu mai multe corpuri” (2023). arXiv:2307.01786.
arXiv: 2307.01786

[45] Jon E Tyson. „Descompoziții operator-schmidt și transformata Fourier, cu aplicații la numerele operator-schmidt ale unitarelor”. 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 și Tomaž Prosen. „Difuziunea în sistemele de rețele de interacțiune deterministe”. Physical Review Letters 119 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.119.110603

[47] Katja Klobas, Marko Medenjak, Tomaž Prosen și Matthieu Vanicat. „Ansatz produs matrice dependent de timp pentru interacțiunea dinamicii reversibile”. Communications in Mathematical Physics 371, 651–688 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-019-03494-5

[48] Katja Klobas și Bruno Bertini. „Relaxarea exactă la gibbs și stările de echilibru de non-echilibru în regula 54 a automatului celular cuantic”. SciPost Physics 11 (2021).
https: / / doi.org/ 10.21468 / scipostphys.11.6.106

[49] Katja Klobas, Cecilia De Fazio și Juan P. Garrahan. „Hidrofobicitatea” exactă în circuitele deterministe: fluctuații dinamice în modelul floquet-est” (2023). arXiv:2305.07423.
arXiv: 2305.07423

[50] Bruno Bertini, Pavel Kos și Tomaz Prosen. „Dinamica localizată în modelul cuantic est floquet” (2023). arXiv:2306.12467.
arXiv: 2306.12467

[51] Katja Klobas, Bruno Bertini și Lorenzo Piroli. „Dinamica exactă a termalizării în automatul celular cuantic „regula 54”. Fiz. Rev. Lett. 126, 160602 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.160602

[52] Alessandro Foligno, Katja Klobas și Bruno Bertini. „În pregătire” (2023).

Citat de

[1] Chuan Liu și Wen Wei Ho, „Solvable entanglement dynamics in cuantic circuits with generalized dual unitarity”, arXiv: 2312.12239, (2023).

[2] Alessandro Foligno, Pavel Kos și Bruno Bertini, „Răspândirea informațiilor cuantice în circuite dual-unitare generalizate”, arXiv: 2312.02940, (2023).

[3] Bruno Bertini, Cecilia De Fazio, Juan P. Garrahan și Katja Klobas, „Exact quench dynamics of the Floquet quantum East model at the deterministic point”, arXiv: 2310.06128, (2023).

[4] Tom Holden-Dye, Lluis Masanes și Arijeet Pal, „Taxele fundamentale pentru circuite dual-unitare”, arXiv: 2312.14148, (2023).

[5] Suhail Ahmad Rather, „Construcția de tensori perfecți folosind vectori biunimodulari”, arXiv: 2309.01504, (2023).

[6] Michael A. Rampp, Suhail A. Rather și Pieter W. Claeys, „The entanglement membrane in exactly solvable lattice models”, arXiv: 2312.12509, (2023).

Citatele de mai sus sunt din ADS SAO / NASA (ultima actualizare cu succes 2024-02-20 14:52:04). Lista poate fi incompletă, deoarece nu toți editorii furnizează date de citare adecvate și complete.

Nu a putut să aducă Date citate încrucișate în ultima încercare 2024-02-20 14:52:03: Nu s-au putut prelua date citate pentru 10.22331 / q-2024-02-20-1260 de la Crossref. Acest lucru este normal dacă DOI a fost înregistrat recent.

Acest Lucru este publicat în Quantum sub Creative Commons Atribuire 4.0 internațională (CC BY 4.0) licență. Drepturile de autor rămân la deținătorii de drepturi de autor originale, precum autorii sau instituțiile lor.

Timestamp-ul:

Mai mult de la Jurnalul cuantic