纠缠轨迹及其边界

纠缠轨迹及其边界

纠缠轨迹及其边界柏拉图区块链数据智能。垂直搜索。人工智能。

林如歌

阿拉伯联合酋长国技术创新研究所量子研究中心。
西班牙巴塞罗那大学量子科学与天体科学系和宇宙科学学院。

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抽象

在本文中,我们提出了一种在量子计算背景下研究纠缠的新方法。我们的方法包括分析量子算法执行的不同阶段的约化密度矩阵,并在图表上表示主要特征值和冯·诺依曼熵,从而创建“纠缠轨迹”。为了建立轨迹的边界,我们采用随机矩阵理论。通过对量子绝热计算、Grover 算法和 Shor 算法等示例的检查,我们证明了纠缠轨迹保持在既定的边界内,每个示例都表现出独特的特征。此外,我们表明这些边界和特征可以扩展到由替代熵度量定义的轨迹。纠缠轨迹是量子系统的不变属性,在不同的情况和纠缠定义中保持一致性。本研究附带的数值模拟可通过开放获取获得。

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►参考

[1] 理查德·乔萨和诺亚·林登。关于纠缠在量子计算加速中的作用。伦敦皇家学会会刊。 A 系列:数学、物理和工程科学,DOI:10.1098/rspa.2002.1097。
https:/ / doi.org/ 10.1098 / rspa.2002.1097

[2] 罗曼·奥鲁斯和何塞·拉托雷。纠缠的普遍性和量子计算的复杂性。物理评论 A,DOI:10.1103/PhysRevA.69.052308。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.69.052308

[3] 吉弗雷·维达尔。轻微纠缠量子计算的高效经典模拟。物理审查信件,DOI:10.1103/PhysRevLett.91.147902。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.147902

[4] 大卫·格罗斯、史蒂夫·T·弗拉米亚和延斯·艾塞特。大多数量子态纠缠度太高,无法用作计算资源。物理审查信件,DOI:10.1103/PhysRevLett.102.190501。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.190501

[5] 英格玛·本特松和卡罗尔·兹科夫斯基。量子态几何:量子纠缠简介。剑桥大学出版社,DOI:10.1017/CBO9780511535048。
https:/ / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511535048

[6] 斯塔夫罗斯·埃夫西米乌、塞尔吉·拉莫斯-考德勒、卡洛斯·布拉沃-普列托、阿德里安·佩雷斯-萨利纳斯、迭戈·加西亚-马丁、阿图尔·加西亚-萨斯、何塞·伊格纳西奥·拉托雷和斯特凡诺·卡拉扎。 Qibo:具有硬件加速的量子模拟框架。量子科学与技术,DOI:10.1088/2058-9565/ac39f5。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​ac39f5

[7] 斯塔夫罗斯·埃夫西米乌、马可·拉扎林、安德里亚·帕斯夸莱和斯特凡诺·卡拉扎。通过即时编译进行量子模拟。量子,DOI:10.22331/q-2022-09-22-814。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-09-22-814

[8] 林如歌. https://github.com/gogoko699/随机密度矩阵。
https://github.com/gogoko699/随机密度矩阵

[9] 塔米姆·阿尔巴什和丹尼尔·A 激光雷达。绝热量子计算。现代物理学评论,DOI:10.1103/RevModPhys.90.015002。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.015002

[10] 尼尔·G·迪克森 (Neil G Dickson) 和 MHS 阿明 (MHS Amin)。对于 np 完全问题,绝热量子优化会失败吗?物理审查信件,DOI:10.1103/PhysRevLett.106.050502。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.106.050502

[11] 马尔科·日尼达里奇和马丁·霍瓦特。 np 完全问题的绝热算法的指数复杂度。物理评论 A,DOI:10.1103/PhysRevA.73.022329。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.022329

[12] 塞尔吉·拉莫斯-考德勒。 https://github.com/qiboteam/qibo/tree/master/examples/adiabatic3sat。
https://github.com/qiboteam/qibo/tree/master/examples/adiabatic3sat

[13] 洛夫·K·格罗弗。用于数据库搜索的快速量子力学算法。第二十八届 ACM 计算理论年度研讨会论文集,DOI:10.1145/​237814.237866。
https:/ / doi.org/10.1145/ 237814.237866

[14] 塞尔吉·拉莫斯-考德勒。 https://github.com/qiboteam/qibo/tree/master/examples/grover3sat。
https://github.com/qiboteam/qibo/tree/master/examples/grover3sat

[15] 亚历山大·M·达尔泽尔、尼古拉·潘科蒂、厄尔·T·坎贝尔和费尔南多·GSL·布兰当。注意差距:通过跳到末尾实现超级格罗弗量子加速。第 55 届 ACM 计算理论年度研讨会论文集,DOI:10.1145/​3564246.3585203。
https:/ / doi.org/10.1145/ 3564246.3585203

[16] 托马斯·杜霍姆·汉森、海姆·卡普兰、奥尔·扎米尔和乌里·兹威克。使用biased-ppsz 更快的 k-sat 算法。第 51 届 ACM SIGACT 计算理论研讨会论文集,DOI:10.1145/​3313276.3316359。
https:/ / doi.org/10.1145/ 3313276.3316359

[17] 塞尔吉·拉莫斯-考德勒、埃马努埃莱·贝利尼、何塞·拉托雷、马克·曼萨诺和维克多·马特乌。缩放哈希函数原像的量子搜索。量子信息处理,DOI:10.1007/s11128-021-03118-9。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-021-03118-9

[18] 丹尼尔·J·伯恩斯坦. Chacha,salsa20 的变体。 SASC 研讨会记录。
https://cr.yp.to/chacha/chacha-20080120.pdf

[19] 塞尔吉·拉莫斯-考德勒。 https://github.com/qiboteam/qibo/tree/master/examples/hash-grover。
https://github.com/qiboteam/qibo/tree/master/examples/hash-grover

[20] 彼得·W·肖尔.量子计算机上素因数分解和离散对数的多项式时间算法。暹罗审查,DOI:10.1137/S0097539795293172。
https:/ / doi.org/ 10.1137 / S0097539795293172

[21] 费雯·肯登 (Vivien M Kendon) 和威廉·J·蒙罗 (William J Munro)。纠缠及其在 Shor 算法中的作用。 arXiv:quant-ph/​0412140。
arXiv:quant-ph / 0412140

[22] 塞尔吉·拉莫斯-考德勒。 https://github.com/qiboteam/qibo/tree/master/examples/shor。
https://github.com/qibotteam/qibo/tree/master/examples/shor

[23] 罗伯特·B·格里菲斯 (Robert B Griffiths) 和牛志胜 (Chi-Sheng Niu)。用于量子计算的半经典傅里叶变换。物理评论快报,DOI:10.1103/PhysRevLett.76.3228。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.76.3228

[24] S Parker 和 MB Plenio。 Shor 算法的纠缠模拟。现代光学杂志,DOI:10.1080/​09500340110107207。
https:/ / doi.org/10.1080/ 09500340110107207

[25] 斯蒂芬·博勒加德。使用 $2n+3$ 量子位的 Shor 算法电路。 arXiv:quant-ph/​0205095。
arXiv:quant-ph / 0205095

[26] 塞缪尔·L·布劳恩斯坦.量子推理的几何。物理快报 A,DOI:10.1016/0375-9601(96)00365-9。
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(96)00365-9

[27] 汉斯-尤尔根·萨默斯和卡罗尔·兹科夫斯基。随机密度矩阵的统计特性。物理学杂志 A:数学与一般,DOI:10.1088/​0305-4470/​37/​35/​004。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​37/​35/​004

[28] 离子内奇塔。随机密度矩阵的渐近。年鉴亨利庞加莱,DOI:10.1007/s00023-007-0345-5。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00023-007-0345-5

[29] 萨蒂亚·马宗达尔 (Satya N Majumdar)。 Wishart 矩阵的极值特征值:在纠缠二分系统中的应用。牛津学术机构,DOI:10.1093/oxfordhb/9780198744191.013.37。
https:///​doi.org/​10.1093/​oxfordhb/​9780198744191.013.37

[30] 阿迪娜·罗克珊娜·菲尔。随机矩阵理论中的证明方法。 https://www.math.harvard.edu/media/feier.pdf。
https://www.math.harvard.edu/media/feier.pdf

[31] 贾科莫·利万、马塞尔·诺瓦斯和皮尔保罗·维沃。随机矩阵理论与实践简介。施普林格·查姆 (Springer Cham),DOI:10.1007/​978-3-319-70885-0。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-70885-0

[32] 白ZD.大维随机矩阵谱分析方法,综述。统计进展,DOI:10.1142/​9789812793096_0015。
https:/ / doi.org/ 10.1142 / 9789812793096_0015

[33] Uffe Haagerup 和 Steen Thorbjørnsen。具有复杂高斯项的随机矩阵。数学博览会,DOI:10.1016/S0723-0869(03)80036-1。
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0723-0869(03)80036-1

[34] 马克·波特斯和让·菲利普·布肖。随机矩阵理论第一门课程:针对物理学家、工程师和数据科学家。剑桥大学出版社,DOI:10.1017/9781108768900。
https:/ / doi.org/10.1017/ 9781108768900

[35] 弗拉基米尔·A·马尔琴科和列昂尼德·安德烈耶维奇·巴斯图尔。某些随机矩阵集的特征值分布。苏联斯博尼克数学,DOI:10.1070/SM1967v001n04ABEH001994。
https:/​/​doi.org/​10.1070/​SM1967v001n04ABEH001994

[36] 约翰·威沙特。正态多元总体样本中的广义乘积矩分布。 Biometrika,DOI:10.1093/​biomet/​20A.1-2.32。
https://doi.org/10.1093/biomet/20A.1-2.32

[37] 格雷格·W·安德森、爱丽丝·吉奥内特和奥弗·泽图尼。随机矩阵简介。剑桥大学出版社,DOI:10.1017/CBO9780511801334。
https:/ / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511801334

[38] 卡尔·D·迈耶.矩阵分析和应用线性代数。暹罗,DOI:10.1137/​1.9781611977448。
https:/ / doi.org/10.1137/ 1.9781611977448

[39] GR Belitskii,尤里·I·柳比奇。矩阵范数及其应用。伯克豪瑟,DOI:10.1007/​978-3-0348-7400-7。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-0348-7400-7

[40] 让·菲利普·布肖和马克·波特斯。随机矩阵理论的金融应用:简短回顾。牛津学术机构,DOI:10.1093/oxfordhb/9780198744191.013.40。
https:///​doi.org/​10.1093/​oxfordhb/​9780198744191.013.40

[41] 克雷格·特雷西和哈罗德·维多姆。关于正交和辛矩阵系综。数学物理通讯,DOI:10.1007/BF02099545。
https:/ / doi.org/ 10.1007 / BF02099545

[42] 克雷格·特雷西和哈罗德·维多姆。最大特征值的分布函数及其应用。 arXiv:数学-ph/​0210034。
arXiv:math-ph / 0210034

[43] 伊恩·M·约翰斯通.主成分分析中最大特征值的分布。 《统计年鉴》,DOI:10.1214/aos/1009210544。
https:///doi.org/10.1214/aos/1009210544

[44] 马尔科·基亚尼.实数 Wishart 和高斯随机矩阵的最大特征值分布以及 Tracy-Widom 分布的简单近似。多元分析杂志,DOI:10.1016/j.jmva.2014.04.002。
https:///doi.org/10.1016/j.jmva.2014.04.002

[45] Jinho Baik、Gérard Ben Arous 和 Sandrine Péché。非空复样本协方差矩阵的最大特征值的相变。概率年鉴,DOI:10.1214/​009117905000000233。
https:/ / doi.org/10.1214/ 009117905000000233

[46] 维纳亚克和马尔科·兹尼达里奇。随机哈密顿演化下的子系统动力学。物理学杂志 A:数学与理论,DOI:10.1088/​1751-8113/​45/​12/​125204。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​45/​12/​125204

[47] 维纳亚克和阿基莱什·潘迪。相关的 Wishart 系综和混沌时间序列。物理评论 E,DOI:10.1103/PhysRevE.81.036202。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.81.036202

[48] 维纳亚克。非中心相关 Wishart 系综的谱密度。物理评论 E,DOI:10.1103/PhysRevE.90.042144。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.90.042144

[49] 唐·N·佩吉.子系统的平均熵。物理审查信件,DOI:10.1103/PhysRevLett.71.1291。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.71.1291

[50] 悉达多参议员。量子子系统的平均熵。物理审查信件,DOI:10.1103/PhysRevLett.77.1。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.77.1

[51] 拉贾什·帕尔和阿鲁尔·拉克什米纳拉扬。探索遍历状态的随机性:遍历和多体局部阶段的极值统计。 arXiv:2002.00682 [cond-mat.dis-nn]。
的arXiv:2002.00682

[52] 卡罗尔·齐茨科夫斯基和汉斯·尤尔根·萨默斯。混合量子态空间中的诱导测量。物理学杂志 A:数学与一般,DOI:10.1088/​0305-4470/​34/​35/​335。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​335

[53] 帕特里克·海登、黛比·W·梁和安德烈亚斯·温特。通用纠缠的各个方面。数学物理通信,DOI:10.1007/s00220-006-1535-6。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1535-6

[54] 沃尔夫拉姆·赫尔维格和崔伟。绝对最大纠缠态:存在和应用。 arXiv:1306.2536 [Quant-ph]。
的arXiv:1306.2536

[55] 达尔多·戈耶内切、丹尼尔·阿尔西纳、何塞·拉托雷、阿尔诺·里埃拉和卡罗尔·兹科夫斯基。绝对最大纠缠态、组合设计和多元矩阵。物理评论 A,DOI:10.1103/PhysRevA.92.032316。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.032316

[56] F. Huber 和 N. Wyderka。 AME 状态表。 https://tp.nt.uni-siegen.de/ame/ame.html。
https://tp.nt.uni-siegen.de/ame/ame.html

[57] 何塞·拉托雷和杰尔曼·塞拉。素数函数的量子计算。 arXiv:1302.6245 [Quant-ph]。
的arXiv:1302.6245

[58] 何塞·拉托雷和杰尔曼·塞拉。素数中存在纠缠。 arXiv:1403.4765 [Quant-ph]。
的arXiv:1403.4765

[59] 迭戈·加西亚-马丁、爱德华·里巴斯、斯特凡诺·卡拉扎、何塞·拉托雷和杰尔曼·塞拉。主态及其量子亲戚。量子,DOI:10.22331/q-2020-12-11-371。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-12-11-371

[60] 默里·罗森布拉特。中心极限定理和强混合条件。美国国家科学院院刊,DOI:10.1073/pnas.42.1.43。
https:/ / doi.org/ 10.1073 / pnas.42.1.43

[61] 李辉和 F 邓肯 M 霍尔丹。纠缠谱作为纠缠熵的推广:识别非阿贝尔分数量子霍尔效应状态中的拓扑顺序。物理审查信件,DOI:10.1103/PhysRevLett.101.010504。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.010504

[62] J 伊格纳西奥·西拉克、迪迪埃·波伊布兰克、诺伯特·舒赫和弗兰克·维斯特拉特。纠缠谱和具有投影纠缠对态的边界理论。物理评论 B,DOI:10.1103/PhysRevB.83.245134。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.83.245134

[63] Sudipto Singha Roy、Silvia N Santalla、哈维尔·罗德里格斯-拉古纳和 Germán Sierra。双线性双二次自旋 $1$ 哈密顿量的 Haldane 相中的体边对应。统计力学杂志:理论与实验,DOI:10.1088/​1742-5468/​abf7b4。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-5468/​abf7b4

[64] 文森佐·阿尔巴.纠缠间隙、角点和对称性破缺。 arXiv:2010.00787 [cond-mat.stat-mech]。
https:///doi.org/10.21468/SciPostPhys.10.3.056
的arXiv:2010.00787

[65] 帕斯夸莱·卡拉布雷斯和亚历山大·勒费弗尔。一维系统中的纠缠谱。物理评论 A,DOI:10.1103/PhysRevA.78.032329。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.78.032329

[66] 安德烈亚斯·M·劳克利 (Andreas M Läuchli)、埃米尔·J·伯格霍尔茨 (Emil J Bergholtz)、尤哈·苏尔萨 (Juha Suorsa) 和马苏杜尔·哈克 (Masudul Haque)。解开环面几何上分数量子霍尔态的纠缠谱。物理审查信件,DOI:10.1103/PhysRevLett.104.156404。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.104.156404

[67] 迈克尔·A·尼尔森和艾萨克·庄。量子计算和量子信息。剑桥大学出版社,DOI:10.1017/CBO9780511976667。
https:/ / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[68] 弗兰克·尼尔森和理查德·诺克。关于指数族的 Tényi 和 Tsallis 熵和散度。 arXiv:1105.3259 [cs.IT]。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​45/​3/​032003
的arXiv:1105.3259

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