1Forschungszentrum Jülich, Institut Kontrol Kuantum, Peter Grünberg Institut (PGI-8), 52425 Jülich, Jerman
2Institut Fisika Teoritis, Universitas Cologne, 50937 Köln, Jerman
3Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universitá di Bologna, 40127 Bologna, Italia
4Fisika Teoritis, Departemen Fisika, Universitas Saarland, 66123 Saarbrücken, Jerman
Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.
Abstrak
Dalam penyelidikan teoretis ini, kami menguji keefektifan protokol yang menggabungkan pengaturan ulang kuantum berkala untuk mempersiapkan kondisi dasar orang tua Hamiltonian yang bebas frustrasi. Protokol ini menggunakan kemudi Hamiltonian yang memungkinkan penggabungan lokal antara sistem dan derajat kebebasan tambahan. Pada interval periodik, sistem tambahan diatur ulang ke keadaan awalnya. Untuk waktu reset yang sangat singkat, dinamikanya dapat didekati dengan Lindbladian yang kondisi tunaknya adalah kondisi target. Namun, untuk waktu reset yang terbatas, rantai putaran dan ancilla menjadi terjerat di antara operasi reset. Untuk mengevaluasi protokol, kami menggunakan simulasi Status Produk Matriks dan teknik lintasan kuantum, dengan fokus pada persiapan keadaan Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki spin-1. Analisis kami mempertimbangkan waktu konvergensi, fidelitas, dan evolusi energi dalam interval penyetelan ulang yang berbeda. Hasil numerik kami menunjukkan bahwa keterikatan sistem ancilla sangat penting untuk konvergensi yang lebih cepat. Secara khusus, terdapat waktu reset optimal di mana protokol bekerja paling baik. Dengan menggunakan perkiraan sederhana, kami memberikan wawasan tentang cara memilih operator pemetaan yang diterapkan pada sistem secara optimal selama prosedur reset. Selain itu, protokol ini menunjukkan ketahanan yang luar biasa terhadap penyimpangan kecil dalam waktu reset dan penghilangan kebisingan. Studi kami menunjukkan bahwa peta stroboskopik yang menggunakan pengaturan ulang kuantum mungkin menawarkan keunggulan dibandingkan metode alternatif, seperti rekayasa reservoir kuantum dan protokol pengarah keadaan kuantum, yang mengandalkan dinamika Markovian.
► data BibTeX
► Referensi
[1] John Preskill. “Komputasi Kuantum di era NISQ dan seterusnya”. Kuantum 2, 79 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79
[2] Jens Eisert. “Melibatkan kekuatan dan kompleksitas sirkuit kuantum”. Surat Tinjauan Fisik 127, 020501 (2021). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.127.020501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.127.020501
[3] Tameem Albash dan Daniel A. Lidar. "Komputasi kuantum adiabatik". Pendeta Mod. Fisika. 90, 015002 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.015002
[4] Pimonpan Sompet, Sarah Hirthe, Dominik Bourgund, Thomas Chalopin, Julian Bibo, Joannis Koepsell, Petar Bojović, Ruben Verresen, Frank Pollmann, Guillaume Salomon, dkk. “Mewujudkan fase haldan yang dilindungi simetri pada tangga fermi–hubbard”. AlamHalaman 1–5 (2022). url: https:///doi.org/10.1038/s41586-022-04688-z.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-022-04688-z
[5] Zhi-Yuan Wei, Daniel Malz, dan J. Ignacio Cirac. “Persiapan adiabatik yang efisien dari status jaringan tensor”. Penelitian Tinjauan Fisik 5 (2023).
https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.5.l022037
[6] C. Schön, E. Solano, F. Verstraete, J. I. Cirac, dan M. M. Wolf. “Generasi berurutan dari status multiqubit terjerat”. Fis. Pendeta Lett. 95, 110503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.110503
[7] Felix Motzoi, Michael P Kaicher, dan Frank K Wilhelm. “Komposisi waktu linier dan logaritmik dari operator banyak benda kuantum”. Surat review fisik 119, 160503 (2017). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.119.160503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.119.160503
[8] JF Poyatos, JI Cirac, dan P. Zoller. “Rekayasa reservoir kuantum dengan ion-ion terperangkap yang didinginkan dengan laser”. Fis. Pendeta Lett. 77, 4728–4731 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.77.4728
[9] Susanne Pielawa, Giovanna Morigi, David Vitali, dan Luiz Davidovich. “Generasi radiasi einstein-podolsky-rosen-entangled melalui reservoir atom”. Fis. Pendeta Lett. 98, 240401 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.240401
[10] S. Diehl, A. Micheli, A. Kantian, B. Kraus, HP Büchler, dan P. Zoller. “Keadaan dan fase kuantum dalam sistem kuantum terbuka yang digerakkan dengan atom dingin”. Fisika Alam 4, 878–883 (2008).
https:///doi.org/10.1038/nphys1073
[11] Frank Verstraete, Michael M. Wolf, dan J. Ignacio Cirac. “Komputasi kuantum dan rekayasa keadaan kuantum yang didorong oleh disipasi”. Fisika Alam 5, 633–636 (2009).
https:///doi.org/10.1038/nphys1342
[12] SG Schirmer dan Xiaoting Wang. “Menstabilkan sistem kuantum terbuka dengan rekayasa reservoir markovian”. Tinjauan Fisik A 81, 062306 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.81.062306
[13] Giovanna Morigi, Jürgen Eschner, Cecilia Cormick, Yiheng Lin, Dietrich Leibfried, dan David J. Wineland. “Kontrol kuantum disipatif dari rantai putaran”. Fis. Pendeta Lett. 115, 200502 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.200502
[14] Leo Zhou, Soonwon Choi, dan Mikhail D Lukin. "Persiapan disipatif status produk matriks yang dilindungi simetri". Tinjauan Fisik A 104, 032418 (2021). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.104.032418.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.032418
[15] Felix Motzoi, Eli Halperin, Xiaoting Wang, K Birgitta Whaley, dan Sophie Schirmer. “Keterikatan qubit jarak jauh yang didorong oleh aksi balik, kuat, dan stabil pada saluran lossy”. Tinjauan Fisik A 94, 032313 (2016). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.94.032313.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.94.032313
[16] Kevin C. Smith, Eleanor Crane, Nathan Wiebe, dan SM Girvin. “Persiapan kedalaman konstan deterministik dari keadaan aklt pada prosesor kuantum menggunakan pengukuran fusi”. PRX Kuantum 4 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.4.020315
[17] Nathanan Tantivasadakarn, Ryan Thorngren, Ashvin Vishwanath, dan Ruben Verresen. “Keterikatan jangka panjang dari pengukuran fase topologi yang dilindungi simetri” (2021). url: https:///arxiv.org/abs/2112.01519.
arXiv: 2112.01519
[18] Clément Sayrin, Igor Dotsenko, Xingxing Zhou, Bruno Peaudecerf, Théo Rybarczyk, Sébastien Gleyzes, Pierre Rouchon, Mazyar Mirrahimi, Hadis Amini, Michel Brune, dkk. “Umpan balik kuantum waktu nyata mempersiapkan dan menstabilkan status nomor foton”. Alam 477, 73–77 (2011). url: https:///doi.org/10.1038/nature10376.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature10376
[19] R Vijay, Chris Macklin, DH Slichter, SJ Weber, KW Murch, Ravi Naik, Alexander N Korotkov, dan Irfan Siddiqi. “Menstabilkan osilasi rabi dalam qubit superkonduktor menggunakan umpan balik kuantum”. Alam 490, 77–80 (2012). url: https:///doi.org/10.1038/nature11505.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature11505
[20] D Riste, M Dukalski, CA Watson, G De Lange, MJ Tiggelman, Ya M Blanter, Konrad W Lehnert, RN Schouten, dan L DiCarlo. “Keterikatan deterministik qubit superkonduktor dengan pengukuran paritas dan umpan balik”. Alam 502, 350–354 (2013). url: https:///doi.org/10.1038/nature12513.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature12513
[21] Hideo Mabuchi. “Koreksi kesalahan kuantum berkelanjutan sebagai kontrol hibrid klasik”. Jurnal Fisika Baru 11, 105044 (2009). url: https:///doi.org/10.1088/1367-2630/11/10/105044.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/10/105044
[22] Joseph Kerckhoff, Hendra I Nurdin, Dmitri S Pavlichin, dan Hideo Mabuchi. “Merancang memori kuantum dengan kontrol tertanam: sirkuit fotonik untuk koreksi kesalahan kuantum otonom”. Surat Tinjauan Fisik 105, 040502 (2010). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.105.040502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.105.040502
[23] Leigh Martin, Felix Motzoi, Hanhan Li, Mohan Sarovar, dan K Birgitta Whaley. “Generasi deterministik dari keterjeratan jarak jauh dengan umpan balik kuantum aktif”. Tinjauan Fisik A 92, 062321 (2015). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.92.062321.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.92.062321
[24] AI Kuantum Google. “Menekan kesalahan kuantum dengan menskalakan qubit logis kode permukaan”. Alam 614, 676–681 (2023). url: https:///doi.org/10.1038/s41586-022-05434-1.
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05434-1
[25] Daniel Burgarth dan Vittorio Giovanetti. “homogenisasi yang dimediasi”. Fis. Pdt.A 76, 062307 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.062307
[26] Daniel Burgarth dan Vittorio Giovanetti. “Kontrol penuh dengan relaksasi yang diinduksi secara lokal”. Fis. Pendeta Lett. 99, 100501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.99.100501
[27] Anne Matthies, Mark Rudner, Achim Rosch, dan Erez Berg. “Demagnetisasi adiabatik yang dapat diprogram untuk sistem dengan eksitasi sepele dan topologi” (2022). url: https:///arxiv.org/abs/2210.17256.
arXiv: 2210.17256
[28] Sthitadhi Roy, JT Chalker, IV Gornyi, dan Yuval Gefen. “Kemudi sistem kuantum yang dipicu oleh pengukuran”. Penelitian Tinjauan Fisik 2, 033347 (2020). url: https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.2.033347.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033347
[29] Cristopher Moore dan Martin Nilsson. “Perhitungan kuantum paralel dan kode kuantum”. Jurnal SIAM tentang komputasi 31, 799–815 (2001). url: https:///doi.org/10.1137/s0097539799355053.
https: / / doi.org/ 10.1137 / s0097539799355053
[30] Rodney Van Meter dan Kohei M Itoh. “Eksponenasi modular kuantum cepat”. Tinjauan Fisik A 71, 052320 (2005). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.71.052320.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.71.052320
[31] Bhaskar Gaur, Edgard Muñoz-Coreas, dan Himanshu Thapliyal. “Penambah modulo carry-lookahead kuantum kedalaman logaritmik (2n – 1)”. Dalam Prosiding Simposium Great Lakes tentang VLSI 2023. Halaman 125–130. (2023).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3583781.3590205
[32] Kurt Jacobs, Xiaoting Wang, dan Howard M Wiseman. “Umpan balik yang koheren yang mengalahkan semua protokol umpan balik berbasis pengukuran”. Jurnal Fisika Baru 16, 073036 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/7/073036
[33] Ángel Rivas, Susana F Huelga, dan Martin B Plenio. “Keterikatan dan non-markovianitas evolusi kuantum”. Surat review fisik 105, 050403 (2010). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.105.050403.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.105.050403
[34] Ruben Verresen, Roderich Moessner, dan Frank Pollmann. “Simetri satu dimensi melindungi fase topologi dan transisinya”. Tinjauan Fisik B 96, 165124 (2017). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.96.165124.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.96.165124
[35] Frank Pollmann dan Ari M Turner. “Deteksi fase topologi yang dilindungi simetri dalam satu dimensi”. Tinjauan fisik b 86, 125441 (2012). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.86.125441.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.86.125441
[36] Gavin K Brennen dan Akimasa Miyake. “Komputer kuantum berbasis pengukuran dalam keadaan dasar hamiltonian dua benda”. Surat review fisik 101, 010502 (2008). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.101.010502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.101.010502
[37] P. Filipowicz, J. Javanainen, dan P. Meystre. “Teori maser mikroskopis”. Fis. Pendeta A 34, 3077–3087 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.34.3077
[38] John J. Slosser dan Pierre Meystre. “Keadaan tangen dan kotangen medan elektromagnetik”. Fis. Pendeta A 41, 3867–3874 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.41.3867
[39] Hans-Jürgen Briegel dan Berthold-Georg Englert. “Dinamika makroskopis maser dengan statistik injeksi non-poissonian”. Fis. Pendeta A 52, 2361–2375 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.2361
[40] Thomas Wellens, Andreas Buchleitner, Burkhard Kümmerer, dan Hans Maassen. “Persiapan keadaan kuantum melalui kelengkapan asimtotik”. Fis. Pendeta Lett. 85, 3361–3364 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.3361
[41] Susanne Pielawa, Luiz Davidovich, David Vitali, dan Giovanna Morigi. “Rekayasa reservoir kuantum atom untuk foton”. Fis. Pdt.A 81, 043802 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.043802
[42] M Hartmann, D Poletti, M Ivanchenko, S Denisov, dan P Hänggi. “Keadaan floquet asimtotik dari sistem kuantum terbuka: peran interaksi”. Jurnal Fisika Baru 19, 083011 (2017).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/aa7ceb
[43] M. Weidinger, BTH Varcoe, R. Heerlein, dan H. Walther. “Menjebak negara bagian dalam mikromaser”. Fis. Pendeta Lett. 82, 3795–3798 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.82.3795
[44] BTH Varcoe, S. Brattke, M. Weidinger, dan H. Walther. “Mempersiapkan keadaan bilangan foton murni dari medan radiasi”. Alam 403, 743–746 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35001526
[45] G. Morigi, JI Cirac, M. Lewenstein, dan P. Zoller. “Pendinginan laser kondisi dasar melebihi batas lamb-dicke”. Surat Eurofisika 39, 13 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1209 / epl / i1997-00306-3
[46] G. Morigi, JI Cirac, K. Ellinger, dan P. Zoller. “Pendinginan laser dari atom-atom yang terperangkap ke keadaan dasar: Keadaan gelap dalam ruang posisi”. Fis. Pendeta A 57, 2909–2914 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.2909
[47] Jean Dalibard, Yvan Castin, dan Klaus Mølmer. “Pendekatan fungsi gelombang untuk proses disipatif dalam optik kuantum”. Fis. Pendeta Lett. 68, 580–583 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.580
[48] R. Dum, P. Zoller, dan H. Ritsch. “Simulasi Monte Carlo dari persamaan induk atom untuk emisi spontan”. Fis. Pendeta A 45, 4879–4887 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.45.4879
[49] TS Cubitt, F. Verstraete, W. Dür, dan JI Cirac. “Keadaan yang dapat dipisahkan dapat digunakan untuk mendistribusikan keterikatan”. Fis. Pendeta Lett. 91, 037902 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.037902
[50] Édgar Roldan dan Shamik Gupta. “Formalisme integral jalur untuk pengaturan ulang stokastik: Contoh yang diselesaikan secara tepat dan jalan pintas menuju pengurungan”. Fis. Pdt.E 96, 022130 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.022130
[51] B. Mukherjee, K. Sengupta, dan Satya N. Majumdar. “Dinamika kuantum dengan reset stokastik”. Fis. Pdt. B 98, 104309 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.98.104309
[52] R. Yin dan E. Barkai. “Mulai ulang mempercepat waktu berjalan kuantum”. Fis. Pendeta Lett. 130, 050802 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.050802
[53] Jutho Haegeman, J Ignacio Cirac, Tobias J Osborne, Iztok Pižorn, Henri Verschelde, dan Frank Verstraete. “Prinsip variasi bergantung waktu untuk kisi kuantum”. Surat review fisik 107, 070601 (2011). url: https:///doi.org/10.1007/3-540-10579-4_20.
https://doi.org/10.1007/3-540-10579-4_20
[54] Andrew J.Daley. “Lintasan kuantum dan sistem kuantum banyak benda terbuka”. Kemajuan Fisika 63, 77–149 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2014.933502
[55] Pusat Superkomputer Jülich. “Jureca: Modul data centric dan booster yang mengimplementasikan arsitektur superkomputer modular di pusat superkomputer jülich”. Jurnal fasilitas penelitian skala besar 7, A182 (2021).
https:///doi.org/10.17815/jlsrf-7-182
[56] Artur Garcia-Saez, Valentin Murg, dan Tzu-Chieh Wei. “Kesenjangan spektral hamiltonian affleck-kennedy-lieb-tasaki menggunakan metode jaringan tensor”. Tinjauan Fisik B 88, 245118 (2013). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.88.245118.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.88.245118
Dikutip oleh
[1] Samuel Morales, Yuval Gefen, Igor Gornyi, Alex Zazunov, dan Reinhold Egger, “Merekayasa keadaan kuantum yang tidak dapat dikendalikan dengan umpan balik aktif”, Penelitian Tinjauan Fisik 6 1, 013244 (2024).
[2] Ruoyu Yin, Qingyuan Wang, Sabine Tornow, dan Eli Barkai, “Mulai kembali hubungan ketidakpastian untuk dinamika kuantum yang dipantau”, arXiv: 2401.01307, (2024).
[3] Anish Acharya dan Shamik Gupta, “Model yang mengikat ketat dapat diatur ulang secara kondisional pada waktu yang acak”, Ulasan Fisik E 108 6, 064125 (2023).
[4] Sayan Roy, Christian Otto, Raphaël Menu, dan Giovanna Morigi, “Naik turunnya keterikatan antara dua qubit di pemandian non-Markovian”, Ulasan Fisik A 108 3, 032205 (2023).
[5] Lucas Marti, Refik Mansuroglu, dan Michael J. Hartmann, “Algoritma Pendinginan Kuantum Efisien untuk Sistem Fermionik”, arXiv: 2403.14506, (2024).
Kutipan di atas berasal dari SAO / NASA ADS (terakhir berhasil diperbarui, 2024-03-27 12:52:41). Daftar ini mungkin tidak lengkap karena tidak semua penerbit menyediakan data kutipan yang cocok dan lengkap.
Tidak dapat mengambil Crossref dikutip oleh data selama upaya terakhir 2024-03-27 12:52:40: Tidak dapat mengambil data yang dikutip oleh untuk 10.22331 / q-2024-03-27-1299 dari Crossref. Ini normal jika DOI terdaftar baru-baru ini.
Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
- PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
- PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
- Sumber: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-03-27-1299/
