İkili üniter devre dinamiğinde ortaya çıkan kuantum durum tasarımları ve ikili ünitelilik PlatoBlockchain Veri Zekası. Dikey Arama. Ai.

İkili üniter devre dinamiğinde ortaya çıkan kuantum durum tasarımları ve iki birlik

Zaman Damgası: 15 Haziran 2022 7:13 AM

Peter W. Claeys1,2 ve Austen Lamacraft2

1Max Planck Karmaşık Sistemlerin Fiziği Enstitüsü, 01187 Dresden, Almanya
2TCM Grubu, Cavendish Laboratuvarı, Cambridge Üniversitesi, Cambridge CB3 0HE, Birleşik Krallık

Bu makaleyi ilginç mi buldunuz yoksa tartışmak mı istiyorsunuz? SciRate'e çığlık at veya yorum bırak.

Özet

Son zamanlarda yapılan çalışmalar, bir kuantum söndürmenin ardından üniter dinamikte yeni bir tür rastgele matris davranışının ortaya çıkışını araştırdı. Zamanla gelişen bir durumdan başlayarak, sistemin geri kalanında yansıtmalı ölçümler gerçekleştirerek küçük bir alt sistemde desteklenen saf durumlar topluluğu oluşturulabilir, bu da bir $textit{projected ensemble}$'a yol açar. Kaotik kuantum sistemlerinde, bu tür yansıtılan toplulukların tek tip Haar-rastgele topluluktan ayırt edilemez hale geldiği ve bir $textit{kuantum durum tasarımı}$'na yol açtığı tahmin ediliyordu. Kesin sonuçlar yakın zamanda Ho ve Choi [Phys. Rev. Lett. 128, 060601 (2022)] self-dual noktasındaki tekmelenen Ising modeli için. Çözülebilir başlangıç ​​durumları ve ölçümleri ile genel kaotik ikili üniter devrelere genişletilebilecek, altta yatan ikili ünitenin rolünü vurgulayan ve ayrıca ikili üniteli devre modellerinin nasıl hem tam çözülebilirlik hem de rastgele matris davranışı sergilediğini gösteren alternatif bir yapı sunuyoruz. İki üniteli bağlantılardan elde edilen sonuçlara dayanarak, karmaşık Hadamard matrislerinin ve üniter hata tabanlarının her ikisinin de çözülebilir ölçüm şemalarına nasıl yol açtığını gösteriyoruz.

Öne çıkan görüntü: Gözlenen B alt sistemindeki ölçümlerin, gözlemlenmeyen A alt sistemindeki rastgele durumları döndürdüğü bir kuantum devresinin şematik gösterimi.

Popüler özet

Kuantum üstünlüğünün son gösterileri, rastgele kuantum durumlarının hazırlanmasına dayanmaktadır. Bu deneylerde rastgelelik, sıradan (sözde) rastgele sayı üreteçleri kullanılarak deneysel parametreler seçilerek tanıtıldı. Son zamanlarda, alternatif bir yaklaşım önerildi: büyük bir kuantum sisteminin bir parçasının ölçülmesiyle, kuantum ölçüm sürecinin kendisinde bulunan belirsizlik, sistemin gözlemlenmeyen kısmında rastgele bir kuantum durumu oluşturmak için kullanılabilir.

Bu yaklaşımın işe yaraması için devletin iki alt sistem arasında yüksek derecede dolaşma olması gerekir. Öte yandan, uygulanabilir deneysel gerçekleştirmeler yerel olmalıdır: örneğin komşu kübitler üzerindeki işlemlerle oluşturulmalıdır. Bu yazıda, ikili-üniter kapılardan yapılan yeni tanıtılan bir kuantum devreleri ailesinin, kısmi ölçümler yöntemiyle keyfi olarak rastgele kuantum durumları oluşturmak için tam olarak gerekli bileşenleri sağladığını gösteriyoruz. Kuantum bilgisayarların kıyaslamasına yönelik potansiyel uygulamaların yanı sıra, sonuçlarımız genişletilmiş bir sistemin dalga fonksiyonlarının kuantum kaotik özelliklerinin ayrıntılı bir görünümünü sağlar.

► BibTeX verileri

► Referanslar

[1] L. D'Alessio, Y. Kafri, A. Polkovnikov ve M. Rigol, Adv. Fizik 65, 239 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2016.1198134

[2] H.-J. Stöckmann, Kuantum Kaosu: Bir Giriş (Cambridge University Press, Cambridge, 1999).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511524622

[3] F. Haake, Quantum Signatures of Chaos, Springer Series in Synergetics, Cilt. 54 (Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2010).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-05428-0

[4] M. Akila, D. Waltner, B. Gutkin ve T. Guhr, J. Phys. C: Matematik. Teori. 49, 375101 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​49/​37/​375101

[5] B. Bertini, P. Kos ve T. Prosen, Phys. Rev. Lett. 121, 264101 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.264101

[6] B. Bertini, P. Kos ve T. Prosen, Phys. Rev. X 9, 021033 (2019a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.021033

[7] S. Gopalakrishnan ve A. Lamacraft, Phys. Rev. B 100, 064309 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.100.064309

[8] B. Bertini, P. Kos ve T. Prosen, Phys. Rev. Lett. 123, 210601 (2019b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.210601

[9] SA Tersine, S. Aravinda ve A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Lett. 125, 070501 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.070501

[10] B. Gutkin, P. Braun, M. Akila, D. Waltner ve T. Guhr, Phys. Rev. B 102, 174307 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.102.174307

[11] S. Aravinda, SA Before ve A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Araştırma 3, 043034 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043034

[12] PW Claeys ve A. Lamacraft, Phys. Rev. Lett. 126, 100603 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.100603

[13] T. Prosen, Kaos 31, 093101 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0056970

[14] S. Singh ve I. Nechita, arXiv:2112.11123 (2021).
https:/​/​doi.org/10.1088/​1751-8121/​ac7017
arXiv: 2112.11123v1

[15] M. Borsi ve B. Pozsgay, arXiv:2201.07768 (2022).
arXiv: 2201.07768

[16] PW Claeys ve A. Lamacraft, Phys. Rev. Araştırma 2, 033032 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.033032

[17] B. Bertini ve L. Piroli, Phys. Rev. B 102, 064305 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.102.064305

[18] R. Suzuki, K. Mitarai ve K. Fujii, Quantum 6, 631 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-01-24-631

[19] L. Piroli, B. Bertini, JI Cirac ve T. Prosen, Phys. Rev. B 101, 094304 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.101.094304

[20] B. Jonnadula, P. Mandayam, K. Życzkowski ve A. Lakshminarayan, Phys. Rev. Araştırma 2, 043126 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.043126

[21] I. Reid ve B. Bertini, Phys. Rev. B 104, 014301 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.104.014301

[22] P. Kos, B. Bertini ve T. Prosen, Phys. Rev. X 11, 011022 (2021a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011022

[23] A. Lerose, M. Sonner ve DA Abanin, Phys. Rev. X 11, 021040 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021040

[24] G. Giudice, G. Giudici, M. Sonner, J. Thoenniss, A. Lerose, DA Abanin ve L. Piroli, Phys. Rev. Lett. 128, 220401 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.220401

[25] A. Lerose, M. Sonner ve DA Abanin, arXiv:2201.04150 (2022).
arXiv: 2201.04150

[26] A. Zabalo, M. Gullans, J. Wilson, R. Vasseur, A. Ludwig, S. Gopalakrishnan, DA Huse ve J. Pixley, Phys. Rev. Lett. 128, 050602 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.050602

[27] E. Chertkov, J. Bohnet, D. Francois, J. Gaebler, D. Gresh, A. Hankin, K. Lee, R. Tobey, D. Hayes, B. Neyenhuis, R. Stutz, AC Potter ve M. Foss-Feig, arXiv:2105.09324 (2021).
arXiv: 2105.09324

[28] X. Mi, P. Roushan, C. Quintana, S. Mandrà, J. Marshall, C. Neill, F. Arute, K. Arya, J. Atalaya, R. Babbush, JC Bardin, R. Barends, J. Basso , A. Bengtsson, S. Boixo, A. Bourassa, M. Broughton, BB Buckley, DA Buell, B. Burkett, N. Bushnell, Z. Chen, B. Chiaro, R. Collins, W. Courtney, S. Demura , AR Derk, A. Dunsworth, D. Eppens, C. Erickson, E. Farhi, AG Fowler, B. Foxen, C. Gidney, M. Giustina, JA Gross, MP Harrigan, SD Harrington, J. Hilton, A. Ho, S. Hong, T. Huang, WJ Huggins, LB Ioffe, SV Isakov, E. Jeffrey, Z. Jiang, C. Jones, D. Kafri, J. Kelly, S. Kim, A. Kitaev, PV Klimov, AN Korotkov, F. Kostritsa, D. Landhuis, P. Laptev, E. Lucero, O. Martin, JR McClean, T. McCourt, M. McEwen, A. Megrant, KC Miao, M. Mohseni, S. Montazeri, W Mruczkiewicz, J. Mutus, O. Naaman, M. Neeley, M. Newman, MY Niu, TE O'Brien, A. Opremcak, E. Ostby, B. Pato, A. Petukhov, N. Redd, NC Rubin, D. Sank, KJ Satzinger, V. Shvarts, D. Strain, M. Szalay, MD Trevithick, B. Villalonga, T. White, ZJ Yao, P. Yeh, A. Zalcman, H. Neven, I. Aleiner, K. Kechedzhi, V. Smelyanskiy ve Y. Chen, Science (2021), 10.1126/​science.abg5029.
https:/​/​doi.org/10.1126/​science.abg5029

[29] B. Bertini, P. Kos ve T. Prosen, Commun. Matematik. Fizik 387, 597 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-021-04139-2

[30] P. Kos, B. Bertini ve T. Prosen, Phys. Rev. Lett. 126, 190601 (2021b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.190601

[31] F. Fritzsch ve T. Prosen, Phys. Rev. E 103, 062133 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.103.062133

[32] JS Cotler, DK Mark, H.-Y. Huang, F. Hernandez, J. Choi, AL Shaw, M. Endres ve S. Choi, arXiv:2103.03536 (2021).
arXiv: 2103.03536

[33] J. Choi, AL Shaw, IS Madjarov, X. Xie, JP Covey, JS Cotler, DK Mark, H.-Y. Huang, A. Kale, H. Pichler, FGSL Brandão, S. Choi ve M. Endres, arXiv:2103.03535 (2021).
arXiv: 2103.03535

[34] WW Ho ve S. Choi, Phys. Rev. Lett. 128, 060601 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.060601

[35] D. Gross, K. Audenaert ve J. Eisert, J. Math. Fizik 48, 052104 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2716992

[36] A. Ambainis ve J. Emerson, Yirmi İkinci Yıllık IEEE Hesaplamalı Karmaşıklık Konferansında (CCC'07) (2007) s. 129–140, iSSN: 1093-0159.
https: / / doi.org/ 10.1109 / CCC.2007.26

[37] DA Roberts ve B. Yoshida, J. High Energ. Fizik 2017, 121 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP04 (2017) 121

[38] H. Wilming ve I. Roth, arXiv:2202.01669 (2022).
arXiv: 2202.01669

[39] DJ Reutter ve J. Vicary, Yüksek Yapılar 3, 109 (2019).
https:/​/​doi.org/10.48550/​arXiv.1609.07775

[40] A. Chandran ve CR Laumann, Phys. Rev. B 92, 024301 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.92.024301

[41] A. Nahum, J. Ruhman, S. Vijay ve J. Haah, Phys. Rev. X 7, 031016 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.031016

[42] V. Khemani, A. Vishwanath ve DA Huse, Phys. Rev. X 8, 031057 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031057

[43] C. von Keyserlingk, T. Rakovszky, F. Pollmann ve S. Sondhi, Phys. Rev. X 8, 021013 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021013

[44] A. Nahum, S. Vijay ve J. Haah, Phys. Rev. X 8, 021014 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021014

[45] A. Chan, A. De Luca ve J. Chalker, Phys. Rev. X 8, 041019 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.041019

[46] T. Rakovszky, F. Pollmann ve C. von Keyserlingk, Phys. Rev. X 8, 031058 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031058

[47] T. Rakovszky, F. Pollmann ve C. von Keyserlingk, Phys. Rev. Lett. 122, 250602 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.250602

[48] T. Zhou ve A. Nahum, Phys. Rev. X 10, 031066 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.031066

[49] S. Garratt ve J. Chalker, Phys. Rev. X 11, 021051 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021051

[50] J. Bensa ve M. Žnidarič, Phys. Rev. X 11, 031019 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.031019

[51] R. Orus, Ann. Fizik 349, 117 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2014.06.013

[52] B. Bertini, P. Kos ve T. Prosen, SciPost Phys. 8, 067 (2020a).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.8.4.067

[53] D. Weingarten, J. Math. Fizik 19, 999 (1978).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.523807

[54] B. Collins, Int. Matematik. Araş. Değil. 2003, 953 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S107379280320917X

[55] B. Collins ve P. Śniady, Commun. Matematik. Fizik 264, 773 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1554-3

[56] B. Bertini, P. Kos ve T. Prosen, SciPost Phy. 8, 068 (2020b).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.8.4.068

[57] Z. Webb, QIC 16, 1379 (2016).
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC16.15-16-8

[58] E. Knill, İkili olmayan üniter hata tabanları ve kuantum kodları, Tech. Rep. LA-UR-96-2717 (Los Alamos National Lab. (LANL), Los Alamos, NM (Amerika Birleşik Devletleri), 1996).
https: / / doi.org/ 10.2172 / 373768

[59] P. Shor, Proceedings of 37th Conference on Foundations of Computer Science (1996) s. 56–65, iSSN: 0272-5428.
https: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.1996.548464

[60] RF Werner, J. Phys. C: Matematik. Gen.34, 7081 (2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​332

[61] J. Hauschild ve F. Pollmann, SciPost Phys. Öğr. Notlar , 005 (2018).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhysLectNotes.5

[62] Y. Li, X. Chen ve MPA Fisher, Phys. Rev. B 98, 205136 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.98.205136

[63] B. Skinner, J. Ruhman ve A. Nahum, Phys. Rev. X 9, 031009 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.031009

[64] A. Chan, RM Nandkishore, M. Pretko ve G. Smith, Phys. Rev. B 99, 224307 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.99.224307

[65] MJ Gullans ve DA Huse, Phys. Rev. X 10, 041020 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.041020

[66] M. Ippoliti ve WW Ho, arXiv:2204.13657 (2022).
arXiv: 2204.13657

Alıntılama

[1] Matteo Ippoliti ve Wen Wei Ho, “Dinamik saflaştırma ve öngörülen topluluktan kuantum durum tasarımlarının ortaya çıkışı”, arXiv: 2204.13657.

[2] Suhail Ahmad Could, S. Aravinda ve Arul Lakshminarayan, “İkili üniter operatörlerin inşası ve yerel denkliği: dinamik haritalardan kuantum kombinatoryal tasarımlara”, arXiv: 2205.08842.

Yukarıdaki alıntılar SAO / NASA REKLAMLARI (son başarıyla 2022-07-16 14:31:19) güncellendi. Tüm yayıncılar uygun ve eksiksiz alıntı verisi sağlamadığından liste eksik olabilir.

On Crossref'in alıntı yaptığı hizmet alıntı yapma çalışmaları ile ilgili veri bulunamadı (son deneme 2022-07-16 14:31:18).

Bu Makale, Quantum'da Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası (CC BY 4.0) lisans. Telif hakkı, yazarlar veya kurumları gibi orijinal telif hakkı sahiplerine aittir.

Zaman Damgası:

Den fazla Kuantum Günlüğü