Platon Data Intelligence.
Vertikal sökning & Ai.

Quantum

Kvanttillståndsberedning via konstruerad ancilla-återställning

Republiserad av Platon
Republiserad av Platon

Datum:

Visningar: 0

Daniel Alcalde Puente1,2, Felix Motzoi1, Tommaso Calarco1,2,3, Giovanna Morigi4och Matteo Rizzi1,2

1Forschungszentrum Jülich, Institutet för kvantkontroll, Peter Grünberg Institut (PGI-8), 52425 Jülich, Tyskland
2Institutet för teoretisk fysik, Kölns universitet, 50937 Köln, Tyskland
3Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universitá di Bologna, 40127 Bologna, Italien
4Teoretisk fysik, Institutionen för fysik, Saarlands universitet, 66123 Saarbrücken, Tyskland

Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.

Abstrakt

I denna teoretiska undersökning undersöker vi effektiviteten av ett protokoll som innehåller periodisk kvantåterställning för att förbereda grundtillstånd för frustrationsfria förälder Hamiltonians. Detta protokoll använder en styrande Hamiltonian som möjliggör lokal koppling mellan systemet och tillhörande frihetsgrader. Med periodiska intervall återställs hjälpsystemet till sitt initiala tillstånd. För oändligt korta återställningstider kan dynamiken approximeras av en Lindbladian vars steady state är måltillståndet. För ändliga återställningstider blir emellertid spinnkedjan och ancillaen intrasslad mellan återställningsoperationerna. För att utvärdera protokollet använder vi Matrix Product State-simuleringar och kvantbanatekniker, med fokus på beredningen av spin-1 Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki-tillståndet. Vår analys tar hänsyn till konvergenstid, trohet och energiutveckling under olika återställningsintervall. Våra numeriska resultat visar att ancilla system intrassling är avgörande för snabbare konvergens. I synnerhet finns det en optimal återställningstid vid vilken protokollet fungerar bäst. Med hjälp av en enkel uppskattning ger vi insikter i hur man optimalt väljer de kartoperatorer som tillämpas på systemet under återställningsproceduren. Dessutom visar protokollet en anmärkningsvärd motståndskraft mot små avvikelser i återställningstid och avfasningsbrus. Vår studie tyder på att stroboskopiska kartor som använder kvantåterställning kan erbjuda fördelar jämfört med alternativa metoder, såsom kvantreservoarteknik och kvanttillståndsstyrningsprotokoll, som förlitar sig på Markovian dynamik.

► BibTeX-data

► Referenser

[1] John Preskill. "Quantum Computing i NISQ-eran och därefter". Quantum 2, 79 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-08-06-79

[2] Jens Eisert. "Intrasslande kraft och kvantkretskomplexitet". Physical Review Letters 127, 020501 (2021). URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevlett.127.020501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.127.020501

[3] Tameem Albash och Daniel A. Lidar. "Adiabatisk kvantberäkning". Rev. Mod. Phys. 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, et al. "Förverkligande av den symmetriskyddade haldane-fasen i fermi-hubbard-stegar". NaturePages 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 och J. Ignacio Cirac. "Effektiv adiabatisk förberedelse av tensornätverkstillstånd". Physical Review Research 5 (2023).
https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevresearch.5.l022037

[6] C. Schön, E. Solano, F. Verstraete, JI Cirac och MM Wolf. "Sekventiell generering av intrasslade multiqubit-tillstånd". Phys. Rev. Lett. 95, 110503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.110503

[7] Felix Motzoi, Michael P Kaicher och Frank K Wilhelm. "Linjära och logaritmiska tidssammansättningar av kvantmångkroppsoperatorer". Physical review letters 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 och P. Zoller. "Kvantumreservoarteknik med laserkylda fångade joner". Phys. Rev. Lett. 77, 4728-4731 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.77.4728

[9] Susanne Pielawa, Giovanna Morigi, David Vitali och Luiz Davidovich. "Generation av einstein-podolsky-rosen-trasslad strålning genom en atomreservoar". Phys. Rev. Lett. 98, 240401 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.240401

[10] S. Diehl, A. Micheli, A. Kantian, B. Kraus, HP Büchler och P. Zoller. "Kvanttillstånd och faser i drivna öppna kvantsystem med kalla atomer". Nature Physics 4, 878–883 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1073

[11] Frank Verstraete, Michael M. Wolf och J. Ignacio Cirac. "Kvantberäkning och kvanttillståndsteknik drivs av försvinnande". Nature Physics 5, 633–636 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1342

[12] SG Schirmer och Xiaoting Wang. "Stabilisera öppna kvantsystem genom markovisk reservoarteknik". Physical Review A 81, 062306 (2010).
https: / ⠀ </ ⠀ <doi.org/†<10.1103 / ⠀ <physreva.81.062306

[13] Giovanna Morigi, Jürgen Eschner, Cecilia Cormick, Yiheng Lin, Dietrich Leibfried och David J. Wineland. "Dissipativ kvantkontroll av en spinnkedja". Phys. Rev. Lett. 115, 200502 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.200502

[14] Leo Zhou, Soonwon Choi och Mikhail D Lukin. "Symmetriskyddad dissipativ beredning av matrisprodukttillstånd". Physical Review 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 och Sophie Schirmer. "Backaction-driven, robust, stabilt tillstånd långdistans qubit intrassling över förlustrika kanaler". Physical Review 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 och SM Girvin. "Deterministisk förberedelse av konstant djup av aklt-tillståndet på en kvantprocessor med användning av fusionsmätningar". PRX Quantum 4 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.4.020315

[17] Nathanan Tantivasadakarn, Ryan Thorngren, Ashvin Vishwanath och Ruben Verresen. "Långdistansintrassling från mätning av symmetriskyddade topologiska faser" (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, et al. "Kvantfeedback i realtid förbereder och stabiliserar fotontalstillstånd". Nature 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 och Irfan Siddiqi. "Stabilisera rabi-oscillationer i en supraledande qubit med hjälp av kvantåterkoppling". 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 och L DiCarlo. "Deterministisk intrassling av supraledande qubits genom paritetsmätning och återkoppling". Nature 502, 350–354 (2013). URL: https://​/​doi.org/​10.1038/​nature12513.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature12513

[21] Hideo Mabuchi. "Kontinuerlig kvantfelkorrigering som klassisk hybridkontroll". 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] Joseph Kerckhoff, Hendra I Nurdin, Dmitri S Pavlichin och Hideo Mabuchi. "Designa kvantminnen med inbäddad kontroll: fotoniska kretsar för autonom kvantfelskorrigering". Physical Review Letters 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 och K Birgitta Whaley. "Deterministisk generering av avlägsen intrassling med aktiv kvantåterkoppling". 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. "Undertrycka kvantfel genom att skala en logisk qubit med ytkod". 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] Daniel Burgarth och Vittorio Giovannetti. "Medlad homogenisering". Phys. Rev. A 76, 062307 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.062307

[26] Daniel Burgarth och Vittorio Giovannetti. "Full kontroll genom lokalt inducerad avslappning". Phys. Rev. Lett. 99, 100501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.99.100501

[27] Anne Matthies, Mark Rudner, Achim Rosch och Erez Berg. "Programmerbar adiabatisk avmagnetisering för system med triviala och topologiska excitationer" (2022). URL: https://​/​arxiv.org/​abs/​2210.17256.
arXiv: 2210.17256

[28] Sthitadhi Roy, JT Chalker, IV Gornyi och Yuval Gefen. "Mätningsinducerad styrning av kvantsystem". Physical Review Research 2, 033347 (2020). URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevresearch.2.033347.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033347

[29] Cristopher Moore och Martin Nilsson. "Parallell kvantberäkning och kvantkoder". SIAM journal on computing 31, 799–815 (2001). URL: https://​/​doi.org/​10.1137/​s0097539799355053.
https: / ⠀ </ ⠀ <doi.org/†<10.1137 / ⠀ <s0097539799355053

[30] Rodney Van Meter och Kohei M Itoh. "Snabb kvantmodulär exponentiering". Physical Review 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 och Himanshu Thapliyal. "En logaritmisk djupkvantbärande-lookahead modulo (2n – 1) adderare". In Proceedings of the Great Lakes Symposium on VLSI 2023. Sidorna 125–130. (2023).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3583781.3590205

[32] Kurt Jacobs, Xiaoting Wang och Howard M Wiseman. "Koherent återkoppling som slår alla mätbaserade återkopplingsprotokoll". New Journal of Physics 16, 073036 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​7/​073036

[33] Ángel Rivas, Susana F Huelga och Martin B Plenio. "Intrassling och icke-markovianitet av kvantutvecklingar". Fysisk granskning brev 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 och Frank Pollmann. "Endimensionell symmetri skyddade topologiska faser och deras övergångar". Physical Review B 96, 165124 (2017). URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevb.96.165124.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.96.165124

[35] Frank Pollmann och Ari M Turner. "Detektering av symmetriskyddade topologiska faser i en dimension". Fysisk granskning 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 och Akimasa Miyake. "Mätningsbaserad kvantdator i det gapade marktillståndet för en tvåkroppshamiltonian". Physical review letters 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 och P. Meystre. "Teori om en mikroskopisk maser". Phys. Rev. A 34, 3077-3087 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.34.3077

[38] John J. Slosser och Pierre Meystre. "Tangent och cotangent tillstånd i det elektromagnetiska fältet". Phys. Rev. A 41, 3867-3874 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.41.3867

[39] Hans-Jürgen Briegel och Berthold-Georg Englert. "Makroskopisk dynamik hos en maser med icke-poissonisk injektionsstatistik". Phys. Rev. A 52, 2361-2375 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.2361

[40] Thomas Wellens, Andreas Buchleitner, Burkhard Kümmerer och Hans Maassen. "Kvanttillståndsberedning via asymptotisk fullständighet". Phys. Rev. Lett. 85, 3361–3364 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.3361

[41] Susanne Pielawa, Luiz Davidovich, David Vitali och Giovanna Morigi. "Enginering av atomära kvantreservoarer för fotoner". Phys. Rev. A 81, 043802 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.043802

[42] M Hartmann, D Poletti, M Ivanchenko, S Denisov och P Hänggi. "Asymptotiska flocktillstånd av öppna kvantsystem: interaktionens roll". New Journal of Physics 19, 083011 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aa7ceb

[43] M. Weidinger, BTH Varcoe, R. Heerlein och H. Walther. "Fånga tillstånd i mikromasern". Phys. Rev. Lett. 82, 3795-3798 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.82.3795

[44] BTH Varcoe, S. Brattke, M. Weidinger och H. Walther. "Förbereda rena fotonnummertillstånd i strålningsfältet". Nature 403, 743–746 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35001526

[45] G. Morigi, JI Cirac, M. Lewenstein och P. Zoller. "Laserkylning i marktillstånd bortom lamm-dick-gränsen". Europhysics Letters 39, 13 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1209 / EPL / i1997-00306-3

[46] G. Morigi, JI Cirac, K. Ellinger och P. Zoller. "Laserkylning av fångade atomer till grundtillståndet: Ett mörkt tillstånd i positionsrymden". Phys. Rev. A 57, 2909–2914 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.2909

[47] Jean Dalibard, Yvan Castin och Klaus Mølmer. "Vågfunktionsmetod för dissipativa processer i kvantoptik". Phys. Rev. Lett. 68, 580-583 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.580

[48] R. Dum, P. Zoller och H. Ritsch. "Monte carlo simulering av den atomära masterekvationen för spontan emission". Phys. Rev. A 45, 4879-4887 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.45.4879

[49] TS Cubitt, F. Verstraete, W. Dür och JI Cirac. "Separerbara tillstånd kan användas för att fördela intrassling". Phys. Rev. Lett. 91, 037902 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.037902

[50] Édgar Roldán och Shamik Gupta. "Vägintegral formalism för stokastisk återställning: Exakt lösta exempel och genvägar till inneslutning". Phys. Rev. E 96, 022130 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.022130

[51] B. Mukherjee, K. Sengupta och Satya N. Majumdar. "Kvantdynamik med stokastisk återställning". Phys. Rev. B 98, 104309 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.98.104309

[52] R. Yin och E. Barkai. "Omstart påskyndar träfftider för kvantvandring". Phys. Rev. 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 och Frank Verstraete. "Tidsberoende variationsprincip för kvantgitter". Physical review letters 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. "Kvantbanor och öppna kvantsystem med många kroppar". Advances in Physics 63, 77–149 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2014.933502

[55] Jülich Supercomputing Center. "Jureca: Datacentrerade och boostermoduler som implementerar den modulära superdatorarkitekturen vid jülich superdatorcenter". Tidskrift för storskaliga forskningsanläggningar 7, A182 (2021).
https://​/​doi.org/​10.17815/​jlsrf-7-182

[56] Artur Garcia-Saez, Valentin Murg och Tzu-Chieh Wei. "Spektrala luckor av affleck-kennedy-lieb-tasaki hamiltonians som använder tensornätverksmetoder". Physical Review B 88, 245118 (2013). URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevb.88.245118.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.88.245118

Citerad av

[1] Samuel Morales, Yuval Gefen, Igor Gornyi, Alex Zazunov och Reinhold Egger, "Enginering av ostyrbara kvanttillstånd med aktiv feedback", Physical Review Research 6 1, 013244 (2024).

[2] Ruoyu Yin, Qingyuan Wang, Sabine Tornow och Eli Barkai, "Starta om osäkerhetsrelation för övervakad kvantdynamik", arXiv: 2401.01307, (2024).

[3] Anish Acharya och Shamik Gupta, "Tätt bindande modell föremål för villkorliga återställningar vid slumpmässiga tidpunkter", Fysisk granskning E 108 6, 064125 (2023).

[4] Sayan Roy, Christian Otto, Raphaël Menu och Giovanna Morigi, "Uppgång och fall av intrassling mellan två qubits i ett icke-markoviskt bad", Fysisk granskning A 108 3, 032205 (2023).

[5] Lucas Marti, Refik Mansuroglu och Michael J. Hartmann, "Efficient Quantum Cooling Algorithm for Fermionic Systems", arXiv: 2403.14506, (2024).

Ovanstående citat är från SAO / NASA ADS (senast uppdaterad framgångsrikt 2024-03-27 12:52:41). Listan kan vara ofullständig eftersom inte alla utgivare tillhandahåller lämpliga och fullständiga citatdata.

Det gick inte att hämta Crossref citerade data under senaste försöket 2024-03-27 12:52:40: Det gick inte att hämta citerade data för 10.22331 / q-2024-03-27-1299 från Crossref. Detta är normalt om DOI registrerades nyligen.

Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.

plats_img

Senaste intelligens

plats_img

Copyright @ 2024 Plato Technologies Inc.

Chatta med oss

Hallå där! Hur kan jag hjälpa dig?