Hierarkisk generalisering av dubbel enhetlighet

Hierarkisk generalisering av dubbel enhetlighet

Tidsstämpel: 20 februari 2024 9:43

Xie-Hang Yu, Zhiyuan Wang och Pavel Kos

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

Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Kvantdynamik med lokal interaktion i gittermodeller visar rik fysik, men är notoriskt svår att studera. Dubbla enhetliga kretsar möjliggör exakta svar på intressanta fysiska frågor i rena eller oordnade en- och högredimensionella kvantsystem. Denna familj av modeller visar dock några icke-universella egenskaper, som försvinnande korrelationer inuti ljuskonen och omedelbar termalisering av lokala observerbara objekt. I detta arbete föreslår vi en generalisering av dubbla enhetliga kretsar där de exakt beräkningsbara rums-temporala korrelationsfunktionerna visar rikare beteende och har icke-trivial termalisering av lokala observerbara objekt. Detta uppnås genom att generalisera enkelgrindsvillkoret till en hierarki av multigrindvillkor, där den första nivån återställer modeller med dubbla enheter, och den andra nivån uppvisar dessa nya intressanta egenskaper. Vi utökar också diskussionen och tillhandahåller exakta lösningar till korrelatorer med få platser observerbara och diskuterar högre ordningar, inklusive de efter en kvantsläckning. Dessutom tillhandahåller vi uttömmande parametriseringar för qubit-fall och föreslår en ny familj av modeller för lokala dimensioner större än två, vilket också ger en ny familj av modeller med dubbla enheter.

Hierarkisk generalisering av dubbel enhetlighet PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikal sökning. Ai.

Utvald bild: I det här arbetet betraktar vi kvantkretsar med en hierarki av villkor som mildrar de dubbla enhetliga förhållandena. Varje hierarkiskt tillstånd involverar fler grindar. Det är fortfarande lösbart och har rikare fysik.

Populär sammanfattning

Dynamiken i utökade system med lokal interaktion är det centrala ämnet för forskning av olika samhällen, såsom statistisk fysik, kondenserad materiens fysik, kvantkaos och högenergifysik. Den beräkningsmässiga komplexiteten hos denna dynamik nödvändiggör utvecklingen av nya lösbara modeller för att reda ut många kroppsbeteenden. Några av de viktigaste modellerna som används för detta ändamål är så kallade dubbla enhetliga kretsar, som förblir fysiska när de ändrar rollerna för rum och tid. Men de visar fortfarande vissa icke-universella egenskaper, inklusive försvinnande korrelationsfunktioner inuti ljuskäglan och omedelbar termalisering av lokala observerbara objekt.

För att ta itu med dessa begränsningar, slappnar vårt arbete av det dubbla enhetliga villkoret till en hierarki av villkor som innehåller fler och fler grindar där den dubbla enhetliga kretsen är den första nivån. Högre nivåer upprätthåller en nivå av löslighet och visar mer generiskt fysiskt beteende. På så sätt banar vårt arbete väg för en djupare förståelse av kvantkaotisk dynamik och inspirerar utvecklingen av mer intrikata lösbara modeller.

► BibTeX-data

► Referenser

[1] AJ Daley, C Kollath, U Schollwöck och G Vidal. "Tidsberoende densitetsmatrisrenormaliseringsgrupp som använder adaptiva effektiva hilbertutrymmen". 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 och J. Ignacio Cirac. "Entropiskalning och simulerbarhet genom matrisprodukttillstånd". Phys. Rev. Lett. 100, 030504 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.100.030504

[3] Marko Ljubotina, Lenart Zadnik och Tomaz Prosen. "Ballistisk spinntransport i ett periodiskt drivet integrerbart kvantsystem". Phys. Rev. Lett. 122, 150605 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.150605

[4] Matthew PA Fisher, Vedika Khemani, Adam Nahum och Sagar Vijay. "Slumpmässiga kvantkretsar". Annual Review of Condensed Matter Physics 14, 335–379 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1146 / annurev-conmatphys-031720-030658

[5] Bruno Bertini, Pavel Kos och Tomaž Prosen. "Exakta korrelationsfunktioner för dual-unitary gittermodeller i 1+1 dimensioner". Phys. Rev. Lett. 123, 210601 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.123.210601

[6] Lorenzo Piroli, Bruno Bertini, J. Ignacio Cirac och Tomaz Prosen. "Exakt dynamik i dubbla enhetliga kvantkretsar". Phys. Rev. B 101, 094304 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.101.094304

[7] Bruno Bertini, Pavel Kos och Tomaz Prosen. "Exakt spektral formfaktor i en minimal modell av kvantkaos med många kroppar". Phys. Rev. Lett. 121, 264101 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.121.264101

[8] Bruno Bertini, Pavel Kos och Tomaž Prosen. "Slumpmässig matrisspektral formfaktor för dubbla enhetliga kvantkretsar". Communications in Mathematical Physics (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-021-04139-2

[9] Bruno Bertini, Pavel Kos och Tomaž Prosen. "Entrassling sprider sig i en minimal modell av maximalt kvantkaos på många kroppar". Phys. Rev. X 9, 021033 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.9.021033

[10] Bruno Bertini, Pavel Kos och Tomaž Prosen. "Operator intrassling i lokala kvantkretsar I: kaotiska dubbla enhetliga kretsar". SciPost Phys. 8, 67 (2020).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.8.4.067

[11] Sarang Gopalakrishnan och Austen Lamacraft. "Enhetskretsar med ändligt djup och oändlig bredd från kvantkanaler". Phys. Rev. B 100, 064309 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.100.064309

[12] Pieter W. Claeys och Austen Lamacraft. "Maximal hastighet kvantkretsar". Phys. Rev. Res. 2, 033032 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033032

[13] Bruno Bertini och Lorenzo Piroli. "Kryptering i slumpmässiga enhetliga kretsar: Exakta resultat". Phys. Rev. B 102, 064305 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.102.064305

[14] Isaac Reid och Bruno Bertini. "Intrasslingsbarriärer i dubbla enhetliga kretsar". Phys. Rev. B 104, 014301 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.104.014301

[15] Tianci Zhou och Aram W. Harrow. "Maximal intrasslingshastighet innebär dubbel enhetlighet". Fysisk granskning B 106 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevb.106.l201104

[16] Wen Wei Ho och Soonwon Choi. "Exakt framväxande kvanttillståndsdesign från kvantkaotisk dynamik". Phys. Rev. Lett. 128, 060601 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.060601

[17] Pieter W. Claeys och Austen Lamacraft. "Emergent quantum state designs and biunitarity in dual-unitary circuit dynamics". Quantum 6, 738 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-06-15-738

[18] Matteo Ippoliti och Wen Wei Ho. "Dynamisk rening och uppkomsten av quantum state designs från den projicerade ensemblen". PRX Quantum 4, 030322 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.4.030322

[19] Felix Fritzsch och Tomaz Prosen. "Eigenstate-termalisering i dubbla enhetliga kvantkretsar: Asymptotik av spektrala funktioner". Phys. Rev. E 103, 062133 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.103.062133

[20] Alessio Lerose, Michael Sonner och Dmitry A. Abanin. "Påverkansmatris förhållningssätt till Floquet-dynamik med många kroppar". Phys. 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 och Lorenzo Piroli. "Tidsmässig förveckling, kvasipartiklar och interaktionernas roll". Phys. Rev. Lett. 128, 220401 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.220401

[22] Alessandro Foligno, Tianci Zhou och Bruno Bertini. "Tidsmässig förveckling i kaotiska kvantkretsar". Phys. Rev. X 13, 041008 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.13.041008

[23] Matteo Ippoliti och Vedika Khemani. "Eftervalsfri intrasslingsdynamik via rumtidsdualitet". Phys. Rev. Lett. 126, 060501 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.060501

[24] Matteo Ippoliti, Tibor Rakovszky och Vedika Khemani. "Fraktal, logaritmisk och volymlag intrasslade icke-termiska stabila tillstånd via rumtidsdualitet". Phys. Rev. X 12, 011045 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.12.011045

[25] Tsung-Cheng Lu och Tarun Grover. "Rymtidsdualitet mellan lokaliseringsövergångar och mätinducerade övergångar". PRX Quantum 2, 040319 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040319

[26] Ryotaro Suzuki, Kosuke Mitarai och Keisuke Fujii. "Beräkningskraft för en- och tvådimensionella kvantkretsar med dubbla enheter". 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 och Michael Foss-Feig. "Holografiska dynamiksimuleringar med en fångad-jon kvantdator". 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, 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 och Yu Chen. "Informationsförvrängning i kvantkretsar". Science 374, 1479–1483 (2021).
https://doi.org/ 10.1126/science.abg5029

[29] Suhail Ahmad Rather, S. Aravinda och Arul Lakshminarayan. "Skapa ensembler av dubbla enhetliga och maximalt intrasslande kvantutvecklingar". Phys. Rev. Lett. 125, 070501 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.070501

[30] Boris Gutkin, Petr Braun, Maram Akila, Daniel Waltner och Thomas Guhr. "Exakta lokala samband i sparkade kedjor". Phys. Rev. B 102, 174307 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.102.174307

[31] Pieter W. Claeys och Austen Lamacraft. "Ergodiska och icke-ergotiska dubbelenhetliga kvantkretsar med godtycklig lokal Hilbert-rymddimension". Phys. Rev. Lett. 126, 100603 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.126.100603

[32] S. Aravinda, Suhail Ahmad Rather och Arul Lakshminarayan. "Från dual-unitary till quantum Bernoulli-kretsar: Rollen för den intrasslande kraften i att konstruera en kvantergodisk hierarki". Phys. Rev. Research 3, 043034 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043034

[33] Tomaz Prosen. "Mångkroppskvantkaos och dubbel enhet runt ett ansikte". Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nolinear Science 31, 093101 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0056970

[34] Márton Borsi och Balázs Pozsgay. "Konstruktion och ergodicitetsegenskaperna hos dubbla enhetliga kvantkretsar". Phys. Rev. B 106, 014302 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.106.014302

[35] Márton Mestyán, Balázs Pozsgay och Ian M. Wanless. "Multiriktningsenhet och maximal intrassling i rumsligt symmetriska kvanttillstånd". SciPost Phys. 16, 010 (2024).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.16.1.010

[36] Pieter W. Claeys, Austen Lamacraft och Jamie Vicary. "Från dual-unitary to biunitary: en 2-kategorisk modell för exakt lösbar kvantdynamik för många kroppar" (2023). arXiv:2302.07280.
arXiv: 2302.07280

[37] Pavel Kos, Bruno Bertini och Tomaz Prosen. "Korrelationer i störda dubbla enhetliga kretsar: Effektiv vägintegralformel". Phys. Rev. X 11, 011022 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.11.011022

[38] Michael A. Rampp, Roderich Moessner och Pieter W. Claeys. "Från dubbel enhet till generisk spridning av kvantoperatörer". Phys. Rev. Lett. 130, 130402 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.130402

[39] Cheryne Jonay, Vedika Khemani och Matteo Ippoliti. "Treunitära kvantkretsar". Phys. Rev. Research 3, 043046 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043046

[40] Richard M. Milbradt, Lisa Scheller, Christopher Aßmus och Christian B. Mendl. "Ternära enhetliga kvantgittermodeller och kretsar i dimensioner $2+1$". Phys. Rev. Lett. 130, 090601 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.090601

[41] Yusuf Kasim och Tomaz Prosen. "Dubbla enhetliga kretsar i slumpmässiga geometrier". Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 56, 025003 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​acb1e0

[42] Lluis Masanes. "Diskret holografi i kretsar med dubbla enheter" (2023). arXiv:2301.02825.
arXiv: 2301.02825

[43] Pavel Kos och Georgios Styliaris. "Kretsar av rum och tid kvantkanaler". Quantum 7, 1020 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-05-24-1020

[44] Alexios Christopoulos, Andrea De Luca, DL Kovrizhin och Tomaz Prosen. "Dual symplectic classic circuits: En exakt lösbar modell av kaos på många kroppar" (2023). arXiv:2307.01786.
arXiv: 2307.01786

[45] Jon E Tyson. "Operator-schmidt-sönderdelningar och fouriertransformering, med tillämpningar på operatör-schmidt-numren av unitärer". 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 och Tomaž Prosen. "Diffusion i deterministiska interagerande gittersystem". Physical Review Letters 119 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.119.110603

[47] Katja Klobas, Marko Medenjak, Tomaž Prosen och Matthieu Vanicat. "Tidsberoende matrisproduktansats för interagerande reversibel dynamik". Communications in Mathematical Physics 371, 651–688 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-019-03494-5

[48] Katja Klobas och Bruno Bertini. "Exakt avslappning till gibbs och icke-jämviktssteady states i kvantcellulära automatens regel 54". SciPost Physics 11 (2021).
https: / / doi.org/ 10.21468 / scipostphys.11.6.106

[49] Katja Klobas, Cecilia De Fazio och Juan P. Garrahan. "Exakt "hydrofobicitet" i deterministiska kretsar: dynamiska fluktuationer i floquet-east-modellen (2023). arXiv:2305.07423.
arXiv: 2305.07423

[50] Bruno Bertini, Pavel Kos och Tomaz Prosen. "Lokaliserad dynamik i floquet quantum east model" (2023). arXiv:2306.12467.
arXiv: 2306.12467

[51] Katja Klobas, Bruno Bertini och Lorenzo Piroli. "Exakt termaliseringsdynamik i "regel 54" kvantcellulära automaten". Phys. Rev. Lett. 126, 160602 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.160602

[52] Alessandro Foligno, Katja Klobas och Bruno Bertini. "På förberedelse" (2023).

Citerad av

[1] Chuan Liu och Wen Wei Ho, "Lösbar intrasslingsdynamik i kvantkretsar med generaliserad dubbel enhetlighet", arXiv: 2312.12239, (2023).

[2] Alessandro Foligno, Pavel Kos och Bruno Bertini, "Kvantinformation sprids i generaliserade dubbelenhetskretsar", arXiv: 2312.02940, (2023).

[3] Bruno Bertini, Cecilia De Fazio, Juan P. Garrahan och 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 och Arijeet Pal, "Grundläggande avgifter för kretsar med dubbla enheter", arXiv: 2312.14148, (2023).

[5] Suhail Ahmad Rather, "Konstruktion av perfekta tensorer med hjälp av biunimodulära vektorer", arXiv: 2309.01504, (2023).

[6] Michael A. Rampp, Suhail A. Rather och Pieter W. Claeys, "The entanglement membrane in exact solvable lattice models", arXiv: 2312.12509, (2023).

Ovanstående citat är från SAO / NASA ADS (senast uppdaterad framgångsrikt 2024-02-20 14:52:04). Listan kan vara ofullständig eftersom inte alla utgivare tillhandahåller lämpliga och fullständiga citatdata.

Det gick inte att hämta Crossref citerade data under senaste försöket 2024-02-20 14:52:03: Det gick inte att hämta citerade data för 10.22331 / q-2024-02-20-1260 från Crossref. Detta är normalt om DOI registrerades nyligen.

Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.

Tidsstämpel:

Mer från Quantum Journal