在量子计算机上准备量子多体疤痕态

在量子计算机上准备量子多体疤痕态

在量子计算机柏拉图区块链数据智能上准备量子多体疤痕状态。垂直搜索。人工智能。

埃里克·古斯塔夫森1,2, 安迪·李1,2, 阿比德·汗1,3,4,5, 金俊浩1,6, 多加·穆拉特·库尔克措格鲁1,2, M. 索海布·阿拉姆1,4,5, 彼得·P·奥思1,7,8,9、阿明·拉赫马尼10和托马斯·亚德科拉1,7,8

1超导量子材料与系统中心 (SQMS),费米国家加速器实验室,巴达维亚,IL 60510,美国
2费米国家加速器实验室,巴达维亚,伊利诺伊州,60510,美国
3伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理系,厄巴纳,伊利诺伊州,美国 61801
4USRA 高级计算机科学研究所 (RIACS),山景城,加利福尼亚州,94043,美国
5量子人工智能实验室 (QuAIL),美国宇航局艾姆斯研究中心,莫菲特菲尔德,加利福尼亚州,94035,美国
6Rigetti 计算公司,伯克利,加利福尼亚州,94710,美国
7爱荷华州立大学物理与天文学系,艾姆斯,IA 50011,美国
8艾姆斯国家实验室,艾姆斯,IA 50011,美国
9萨尔大学物理系, 66123 萨尔布吕肯, 德国
10西华盛顿大学物理与天文学系及先进材料科学与工程中心,贝灵厄姆,WA 98225,美国

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抽象

量子多体疤痕态是多体系统的高度激发本征态,在相同能量密度下相对于典型本征态表现出非典型纠缠和相关​​特性。 当系统准备在与疤痕态有有限重叠的特殊初始态时,疤痕态也会产生无限长寿命的相干动力学。 已经构建了许多具有精确疤痕状态的模型,但是当这些模型受到扰动时疤痕本征态和动力学的命运很难用经典计算技术来研究。 在这项工作中,我们提出了状态准备协议,可以使用量子计算机来研究这个问题。 我们提出了特定模型中个体疤痕状态的协议,以及产生相干动力学的它们的叠加。 对于疤痕状态的叠加,我们提出了系统尺寸线性深度酉和有限深度非酉状态准备协议,后者使用测量和后选择来减少电路深度。 对于单个疤痕本征态,我们制定了一种基于矩阵乘积状态的精确状态准备方法,可产生拟多项式深度电路,以及具有多项式深度 ansatz 电路的变分方法。 我们还提供超导量子硬件的原理证明状态准备演示。

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