1Forschungszentrum Jülich, Institute of Quantum Control, Peter Grünberg Institut (PGI-8), 52425 Jülich, Німеччина
2Інститут теоретичної фізики Кельнського університету, 50937 Кельн, Німеччина
3Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universitá di Bologna, 40127 Болонья, Італія
4Теоретична фізика, факультет фізики, Саарландський університет, 66123 Саарбрюкен, Німеччина
Вам цей документ цікавий чи ви хочете обговорити? Скайте або залиште коментар на SciRate.
абстрактний
У цьому теоретичному дослідженні ми перевіряємо ефективність протоколу, що включає періодичне квантове скидання для підготовки основних станів батьківських гамільтоніанів без фрустрацій. Цей протокол використовує керуючий гамільтоніан, який забезпечує локальний зв’язок між системою та допоміжними ступенями свободи. Через певні проміжки часу допоміжна система повертається до початкового стану. Для нескінченно малого часу скидання динаміка може бути апроксимована Ліндбладіаном, стаціонарний стан якого є цільовим станом. Однак протягом кінцевого часу скидання ланцюг обертання та допоміжний елемент заплутуються між операціями скидання. Щоб оцінити протокол, ми використовуємо моделювання стану продукту матриці та методи квантової траєкторії, зосереджуючись на підготовці стану Аффлека-Кеннеді-Ліба-Тасакі зі спіном 1. У нашому аналізі розглядається час конвергенції, точність і еволюція енергії за різних інтервалів скидання. Наші чисельні результати показують, що заплутаність системи анцил є важливою для швидшої конвергенції. Зокрема, існує оптимальний час скидання, за якого протокол працює найкраще. Використовуючи просте наближення, ми надаємо розуміння того, як оптимально вибрати оператори відображення, які застосовуються до системи під час процедури скидання. Крім того, протокол демонструє надзвичайну стійкість до невеликих відхилень у часі скидання та шуму дефазування. Наше дослідження показує, що стробоскопічні карти з використанням квантового скидання можуть мати переваги перед альтернативними методами, такими як квантова інженерія резервуарів і протоколи квантового управління станом, які покладаються на марковську динаміку.
► Дані BibTeX
► Список літератури
[1] Джон Прескілл. «Квантові обчислення в епоху NISQ і за її межами». Квант 2, 79 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79
[2] Єнс Айзерт. «Потужність заплутування та складність квантової схеми». Physical Review Letters 127, 020501 (2021). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.127.020501.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.127.020501
[3] Тамім Албаш і Даніель А. Лідар. “Адіабатичне квантове обчислення”. Rev. Mod. фіз. 90, 015002 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.015002
[4] Пімонпан Сомпет, Сара Хірте, Домінік Бургунд, Томас Шалопен, Джуліан Бібо, Йоанніс Кепсель, Петар Бойович, Рубен Верресен, Френк Полманн, Гійом Саломон та ін. «Реалізація захищеної симетрією фази Халдана в сходах Фермі-Хаббарда». NaturePages 1–5 (2022). url: https:///doi.org/10.1038/s41586-022-04688-z.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-022-04688-z
[5] Чжи-Юань Вей, Даніель Мальц і Дж. Ігнасіо Сірак. “Ефективна адіабатична підготовка станів тензорної мережі”. Physical Review Research 5 (2023).
https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.5.l022037
[6] C. Schön, E. Solano, F. Verstraete, JI Cirac і MM Wolf. «Послідовна генерація заплутаних мультикубітових станів». фіз. Преподобний Летт. 95, 110503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.110503
[7] Фелікс Мотцой, Майкл П. Кайхер і Франк К. Вільгельм. “Лінійні та логарифмічні часові композиції квантових багатотільних операторів”. Фізичні оглядові листи 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 і P. Zoller. «Квантова інженерія резервуарів з лазерним охолодженням захоплених іонів». фіз. Преподобний Летт. 77, 4728–4731 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.77.4728
[9] Сюзанна Піелава, Джованна Морігі, Давид Віталі та Луїс Давидович. «Генерація випромінювання Ейнштейна-Подольського-Розена через атомний резервуар». фіз. Преподобний Летт. 98, 240401 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.240401
[10] С. Діль, А. Мікелі, А. Кантіан, Б. Краус, Г. П. Бюхлер і П. Цоллер. «Квантові стани та фази в керованих відкритих квантових системах з холодними атомами». Фізика природи 4, 878–883 (2008).
https:///doi.org/10.1038/nphys1073
[11] Френк Верстрете, Майкл М. Вольф і Дж. Ігнасіо Сірак. «Квантові обчислення та інженерія квантового стану, керовані дисипацією». Фізика природи 5, 633–636 (2009).
https:///doi.org/10.1038/nphys1342
[12] С. Г. Ширмер і Сяотін Ван. «Стабілізація відкритих квантових систем за допомогою марковської резервуарної інженерії». Physical Review A 81, 062306 (2010).
https:///doi.org/10.1103/physreva.81.062306
[13] Джованна Морігі, Юрген Ешнер, Сесілія Кормік, Їхен Лін, Дітріх Лейбфрід і Девід Дж. Вайнленд. “Дисипативне квантове керування спіновим ланцюгом”. фіз. Преподобний Летт. 115, 200502 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.200502
[14] Лео Чжоу, Сунвон Чой та Михайло Д Лукін. “Захищена симетрією дисипативна підготовка станів матриці”. Physical Review A 104, 032418 (2021). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.104.032418.
https:///doi.org/10.1103/physreva.104.032418
[15] Фелікс Моцой, Елі Гальперін, Сяотін Ван, К. Біргітта Вейлі та Софі Ширмер. «Надійне, стабільне сплутання кубітів на великій відстані, кероване зворотною дією, через канали з втратами». Physical Review A 94, 032313 (2016). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.94.032313.
https:///doi.org/10.1103/physreva.94.032313
[16] Кевін С. Сміт, Елеанор Крейн, Натан Вібе та С. М. Гірвін. «Детермінована постійна підготовка стану aklt на квантовому процесорі за допомогою термоядерних вимірювань». PRX Quantum 4 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.4.020315
[17] Натанан Тантівасадакарн, Райан Торнгрен, Ашвін Вішванат і Рубен Верресен. «Заплутування на великій відстані від вимірювання захищених симетрією топологічних фаз» (2021). url: https:///arxiv.org/abs/2112.01519.
arXiv: 2112.01519
[18] Клеман Сайрін, Ігор Доценко, Сінсін Чжоу, Бруно Подесерф, Тео Рибарчик, Себастьян Глейзес, П’єр Рушон, Мазьяр Міррахімі, Хадіс Аміні, Мішель Брюн та ін. «Квантовий зворотний зв’язок у реальному часі готує та стабілізує стани кількості фотонів». Nature 477, 73–77 (2011). url: https:///doi.org/10.1038/nature10376.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature10376
[19] Р. Віджай, Кріс Маклін, Д. Х. Сліхтер, С. Дж. Вебер, К. В. Мерч, Раві Найк, Олександр Н. Коротков та Ірфан Сіддікі. «Стабілізація коливань Рабі в надпровідному кубіті за допомогою квантового зворотного зв’язку». Nature 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 і L DiCarlo. «Детерміноване заплутування надпровідних кубітів шляхом вимірювання парності та зворотного зв’язку». Nature 502, 350–354 (2013). url: https:///doi.org/10.1038/nature12513.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature12513
[21] Хідео Мабучі. «Безперервна квантова корекція помилок як класичне гібридне управління». New Journal of Physics 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] Джозеф Керкхофф, Гендра I Нурдін, Дмитро С. Павлічін і Хідео Мабучі. «Проектування квантової пам’яті з вбудованим контролем: фотонні схеми для автономної квантової корекції помилок». Physical Review Letters 105, 040502 (2010). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.105.040502.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.105.040502
[23] Лі Мартін, Фелікс Моцой, Ханхан Лі, Мохан Саровар і К. Біргітта Вейлі. “Детермінована генерація віддаленої заплутаності з активним квантовим зворотним зв’язком”. Physical Review A 92, 062321 (2015). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.92.062321.
https:///doi.org/10.1103/physreva.92.062321
[24] Google Quantum AI. «Придушення квантових помилок шляхом масштабування логічного кубіта поверхневого коду». Nature 614, 676–681 (2023). url: https:///doi.org/10.1038/s41586-022-05434-1.
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05434-1
[25] Даніель Бургарт і Вітторіо Джованетті. «Опосередкована гомогенізація». фіз. Rev. A 76, 062307 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.062307
[26] Даніель Бургарт і Вітторіо Джованетті. «Повний контроль шляхом локально викликаної релаксації». фіз. Преподобний Летт. 99, 100501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.99.100501
[27] Енн Маттіс, Марк Руднер, Ахім Рош і Ерез Берг. «Програмоване адіабатичне розмагнічування для систем з тривіальними та топологічними збудженнями» (2022). url: https:///arxiv.org/abs/2210.17256.
arXiv: 2210.17256
[28] Шхітадхі Рой, Дж. Т. Чалкер, І. В. Горний та Юваль Гефен. «Керування квантовими системами, викликане вимірюванням». Physical Review Research 2, 033347 (2020). url: https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.2.033347.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033347
[29] Крістофер Мур і Мартін Нільссон. «Паралельні квантові обчислення та квантові коди». SIAM journal on computing 31, 799–815 (2001). url: https:///doi.org/10.1137/s0097539799355053.
https:///doi.org/10.1137/s0097539799355053
[30] Родні Ван Метер і Кохей М Іто. “Швидке квантове модульне піднесення до степеня”. Physical Review A 71, 052320 (2005). url: https:///doi.org/10.1103/physreva.71.052320.
https:///doi.org/10.1103/physreva.71.052320
[31] Бхаскар Гаур, Едгард Муньос-Кореас і Хіманшу Тапліял. «Логарифмічний глибинний квантовий суматор переносу-попереду за модулем (2n – 1)». У матеріалах симпозіуму Великих озер з НВІС 2023. Сторінки 125–130. (2023).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3583781.3590205
[32] Курт Джейкобс, Сяотін Ван і Говард М. Уайзман. «Когерентний зворотний зв’язок, який перевершує всі протоколи зворотного зв’язку на основі вимірювань». Новий журнал фізики 16, 073036 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/7/073036
[33] Анхель Рівас, Сусана Ф. Уельга та Мартін Б. Пленіо. “Заплутаність і немарковість квантових еволюцій”. Фізичні оглядові листи 105, 050403 (2010). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.105.050403.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.105.050403
[34] Рубен Верресен, Родеріх Мосснер і Френк Полманн. “Одновимірна симетрія, захищена топологічними фазами та їх переходами”. Physical Review B 96, 165124 (2017). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.96.165124.
https:///doi.org/10.1103/physrevb.96.165124
[35] Френк Полманн і Арі М Тернер. “Виявлення захищених симетрією топологічних фаз в одному вимірі”. Фізичний огляд b 86, 125441 (2012). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.86.125441.
https:///doi.org/10.1103/physrevb.86.125441
[36] Гевін Бреннен і Акімаса Міяке. «Квантовий комп’ютер на основі вимірювань у розривному основному стані гамільтоніана двох тіл». Фізичні оглядові листи 101, 010502 (2008). url: https:///doi.org/10.1103/physrevlett.101.010502.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.101.010502
[37] П. Філіпович, Я. Яванайнен, П. Мейстре. “Теорія мікроскопічного мазера”. фіз. Rev. A 34, 3077–3087 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.34.3077
[38] Джон Дж. Слоссер і П'єр Мейстр. “Дотичні та котангенсні стани електромагнітного поля”. фіз. Rev. A 41, 3867–3874 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.41.3867
[39] Ганс-Юрген Брігель і Бертольд-Георг Енглерт. “Макроскопічна динаміка мазера з непуассонівською статистикою інжекції”. фіз. Rev. A 52, 2361–2375 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.2361
[40] Томас Велленс, Андреас Бухляйтнер, Буркхард Кюммерер і Ганс Маассен. “Підготовка квантового стану через асимптотичну повноту”. фіз. Преподобний Летт. 85, 3361–3364 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.3361
[41] Сюзанна Піелава, Луїс Давидович, Давид Віталі та Джованна Морігі. «Створення атомних квантових резервуарів для фотонів». фіз. Rev. A 81, 043802 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.043802
[42] M Hartmann, D Poletti, M Ivanchenko, S Denisov, and P Hänggi. “Асимптотичні стани Флоке відкритих квантових систем: роль взаємодії”. New Journal of Physics 19, 083011 (2017).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/aa7ceb
[43] M. Weidinger, BTH Varcoe, R. Heerlein і H. Walther. “Стани захоплення в мікромазері”. фіз. Преподобний Летт. 82, 3795–3798 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.82.3795
[44] BTH Varcoe, S. Brattke, M. Weidinger і H. Walther. “Підготовка чистих фотонних станів поля випромінювання”. Nature 403, 743–746 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35001526
[45] Г. Морігі, Дж. І. Сірак, М. Левенштейн і П. Золлер. «Лазерне охолодження основного стану за межею Лемба». Europhysics Letters 39, 13 (1997).
https:///doi.org/10.1209/epl/i1997-00306-3
[46] Г. Морігі, Дж. І. Сірак, К. Еллінгер і П. Золлер. «Лазерне охолодження захоплених атомів до основного стану: темний стан у позиційному просторі». фіз. Rev. A 57, 2909–2914 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.2909
[47] Жан Далібард, Іван Кастін і Клаус Мьолмер. “Підхід хвильової функції до дисипативних процесів у квантовій оптиці”. фіз. Преподобний Летт. 68, 580–583 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.580
[48] Р. Дум, П. Цоллер, Х. Річ. «Моделювання за методом Монте-Карло головного рівняння атома для спонтанного випромінювання». фіз. Rev. A 45, 4879–4887 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.45.4879
[49] TS Cubitt, F. Verstraete, W. Dür, and JI Cirac. «Роздільні стани можна використовувати для розподілу заплутаності». фіз. Преподобний Летт. 91, 037902 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.037902
[50] Едгар Ролдан і Шамік Гупта. “Інтегральний формалізм для стохастичного скидання: точно розв’язані приклади та швидкі шляхи до конфайнменту”. фіз. Rev. E 96, 022130 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.022130
[51] Б. Мукерджі, К. Сенгупта та Сатья Н. Маджумдар. “Квантова динаміка зі стохастичним скиданням”. фіз. B 98, 104309 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.98.104309
[52] Р. Інь та Е. Баркай. «Перезапуск прискорює час досягнення квантової прогулянки». фіз. Преподобний Летт. 130, 050802 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.050802
[53] Юто Хегеман, Дж. Ігнасіо Сірак, Тобіас Дж. Осборн, Ізток Піжорн, Анрі Вершельде та Френк Верстрете. “Залежний від часу варіаційний принцип для квантових ґраток”. Фізичні оглядові листи 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] Ендрю Дж. Дейлі. «Квантові траєкторії та відкриті багатотільні квантові системи». Досягнення фізики 63, 77–149 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2014.933502
[55] Юліхський суперкомп’ютерний центр. «Jureca: модулі, орієнтовані на дані, і розгінні модулі, що реалізують модульну архітектуру суперкомп’ютерів у суперкомп’ютерному центрі jülich». Журнал великомасштабних дослідницьких установок 7, A182 (2021).
https:///doi.org/10.17815/jlsrf-7-182
[56] Артур Гарсія-Саес, Валентин Мург і Цзу-Чі Вей. “Спектральні розриви гамільтоніанів Аффлека-Кеннеді-Ліба-Тасакі з використанням методів тензорної мережі”. Physical Review B 88, 245118 (2013). url: https:///doi.org/10.1103/physrevb.88.245118.
https:///doi.org/10.1103/physrevb.88.245118
Цитується
[1] Семюель Моралес, Юваль Гефен, Ігор Горний, Алекс Зазунов і Рейнгольд Еггер, «Інструментація некерованих квантових станів з активним зворотним зв’язком», Physical Review Research 6 1, 013244 (2024).
[2] Ruoyu Yin, Qingyuan Wang, Sabine Tornow та Eli Barkai, “Restart uncertainty relation for monitored quantum dynamics”, arXiv: 2401.01307, (2024).
[3] Аніш Ачар’я та Шамік Гупта, «Модель міцної прив’язки, що підлягає умовному скиданню у випадковий час», Фізичний огляд E 108 6, 064125 (2023).
[4] Саян Рой, Крістіан Отто, Рафаель Меню та Джованна Морігі, «Розвиток і падіння заплутаності між двома кубітами в немарковській ванні», Фізичний огляд A 108 3, 032205 (2023).
[5] Лукас Марті, Рефік Мансуроглу та Майкл Дж. Хартманн, «Ефективний квантовий алгоритм охолодження для ферміонних систем», arXiv: 2403.14506, (2024).
Вищезазначені цитати від SAO / NASA ADS (останнє оновлення успішно 2024-03-27 12:52:41). Список може бути неповним, оскільки не всі видавці надають відповідні та повні дані про цитування.
Не вдалося отримати Перехресне посилання, наведене за даними під час останньої спроби 2024-03-27 12:52:40: Не вдалося отримати цитовані дані для 10.22331/q-2024-03-27-1299 з Crossref. Це нормально, якщо DOI був зареєстрований нещодавно.
Ця стаття опублікована в Quantum під Creative Commons Attribution 4.0 International (CC на 4.0) ліцензія. Авторське право залишається за оригінальними власниками авторських прав, такими як автори або їх установи.
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-03-27-1299/
