晶格规范理论的随机测量协议

晶格规范理论的随机测量协议

时间戳记：27年2024月9日上午44:XNUMX

雅各布·布林格瓦特1,2, 乔纳森·昆尤曼1,2和尼克拉斯·穆勒3

1NIST/马里兰大学量子信息与计算机科学联合中心，美国马里兰大学帕克分校 20742
2马里兰大学/NIST 联合量子研究所，College Park, Maryland 20742, 美国
3InQubator 量子模拟 (IQuS)，华盛顿大学物理系，西雅图，WA 98195，美国。

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抽象

随机测量协议，包括经典阴影、纠缠断层扫描和随机基准测试，是估计可观测值、执行状态断层扫描或提取量子态纠缠特性的强大技术。虽然解开量子态的复杂结构通常很困难并且需要大量资源，但自然界中的量子系统通常受到对称性的严格约束。我们提出的对称意识随机测量方案可以利用这一点，与对称盲随机化相比具有明显的优势，例如降低测量成本，在实验中实现基于对称性的误差减轻，允许（格子）规范理论纠缠结构的差异化测量，并且有可能在现有和近期实验中验证拓扑有序状态。至关重要的是，与对称盲随机测量协议不同，后面这些任务可以在不通过密度矩阵的完全重建重新学习对称性的情况下执行。

格子规范理论的随机测量协议柏拉图区块链数据智能。垂直搜索。人工智能。

特色图片：我们的对称意识随机测量协议的示意图，与对称盲方法相比，该协议保留了状态的对称结构。

热门摘要

量子态可以编码指数信息。一次测量通常只能揭示极少量的信息。随机测量协议提供了克服这一限制的有希望的途径，允许访问许多感兴趣的数量，同时需要相对较少的测量。在这项工作中，我们建议通过利用工程和自然量子系统中普遍存在的情况（对称性的存在）来增强随机测量工具箱。我们的对称意识方法产生了一种直接方法来提取量子多体系统的纠缠结构，而不需要完整的断层扫描。一个主要应用是研究和验证合成量子材料中的拓扑有序相，这是实现容错量子信息处理或在量子模拟实验中测量规范理论纠缠结构的一步。

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[1] Niklas Mueller、Joseph A. Carolan、Andrew Connelly、Zohreh Davoudi、Eugene F. Dumitrescu 和 Kübra Yeter-Aydeniz，“格子规范理论中动态量子相变和纠缠层析成像的量子计算”， PRX 量子 4 3, 030323 (2023).

[2] Andrea Bulgarelli 和 Marco Panero，“非平衡蒙特卡罗模拟中的纠缠熵”， 高能物理杂志 2023 6, 30 (2023).

[3] Dongjin Lee 和 Beni Yoshida，“随机监测的量子代码”， 的arXiv：2402.00145, (2024).

[4] Yongtao Zhan、Andreas Elben、Hsin-Yuan Huang 和 Yu Tong，“学习未知量子动力学中的守恒定律”， 的arXiv：2309.00774, (2023).

[5] Edison M. Murairi 和 Michael J. Cervia，“通过量子位对角化减少电路深度”， 物理评论A 108 6，062414（2023）.

[6] Jesús Cobos、David F. Locher、Alejandro Bermudez、Markus Müller 和 Enrique Rico，“噪声感知变分本征解算器：格子规范理论的耗散路线”， 的arXiv：2308.03618, (2023).

[7] Lento Nagano、Alexander Miessen、Tamiya Onodera、Ivano Tavernelli、Francesco Tacchino 和 Koji Terashi，“高能物理中量子模拟的量子数据学习”， 物理评论研究5 4，043250（2023）.

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