聚变能源科学计划，劳伦斯利弗莫尔国家实验室
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在某些情况下，量子态的保真度将以经典李亚普诺夫指数设定的速率衰减。 这既是量子经典对应原理最重要的例子之一，也是混沌存在的准确测试。 虽然检测这种现象是没有纠错的嘈杂量子计算机可以执行的第一个有用的计算之一 [G. Benenti 等人，物理学家。 Rev. E 65, 066205 (2001)]，对量子锯齿图的深入研究表明，观察李雅普诺夫状态超出了当今设备的能力范围。 我们证明了任何设备观察李雅普诺夫状态的能力都存在三个界限，并给出了这些界限的第一个定量准确描述：（1）费米黄金法则衰减率必须大于李雅普诺夫率，（2）量子动力学必须是扩散的而不是局域的，并且 (3) 初始衰减率必须足够慢才能观察到李雅普诺夫衰减。 这最后一个边界以前没有被识别，它限制了可以容忍的最大噪声量。 该理论暗示至少需要 6 个量子位。 最近在 IBM-Q 和 IonQ 上进行的实验表明，还需要将每个门的噪声降低高达 100 美元次，以及连接性和门并行化的大幅增加的某种组合。 最后，给出了缩放参数，这些参数基于硬件架构和性能之间的权衡来量化未来设备观察 Lyapunov 状态的能力。
特色图片：对于各种数量的量子比特 $n$，混沌动力学的嘈杂量子模拟的保真度可能会以李雅普诺夫速率衰减的参数空间区域。 参数是初始保真度衰减率 $Gamma_0$ 和量子锯齿图的 Lyapunov 指数 $lambda$。
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