Circuiti di canali quantistici spaziali e temporali

Circuiti di canali quantistici spaziali e temporali

Timestamp: 24 maggio 2023 7:17
Nodo di origine: 2677489

Paolo Kos e Giorgio Stiliare

Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching, Germania
Centro di Monaco per la scienza e la tecnologia quantistica (MCQST), Schellingstr. 4, 80799 Monaco di Baviera, Germania

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Astratto

Le soluzioni esatte nei sistemi a molti corpi interagenti sono scarse ma estremamente preziose poiché forniscono approfondimenti sulle dinamiche. I modelli dual-unitari sono esempi in una dimensione spaziale in cui ciò è possibile. Questi circuiti quantistici con muri di mattoni sono costituiti da porte locali, che rimangono unitarie non solo nel tempo, ma anche quando vengono interpretate come evoluzioni lungo le direzioni spaziali. Tuttavia, questa impostazione della dinamica unitaria non si applica direttamente ai sistemi del mondo reale a causa del loro isolamento imperfetto, ed è quindi imperativo considerare l'impatto del rumore sulla dinamica dual-unitaria e la sua esatta risolvibilità.
In questo lavoro generalizziamo le idee di unitarietà duale per ottenere soluzioni esatte in circuiti quantistici rumorosi, dove ogni porta unitaria è sostituita da un canale quantistico locale. Le soluzioni esatte si ottengono chiedendo che le porte rumorose forniscano un canale quantistico valido non solo nel tempo, ma anche quando interpretate come evoluzioni lungo una o entrambe le direzioni spaziali e possibilmente indietro nel tempo. Ciò dà origine a nuove famiglie di modelli che soddisfano diverse combinazioni di vincoli unitari lungo le direzioni dello spazio e del tempo. Forniamo soluzioni esatte per le funzioni di correlazione spazio-temporale, le correlazioni spaziali dopo un'estinzione quantistica e la struttura degli stati stazionari per queste famiglie di modelli. Mostriamo che il rumore imparziale attorno alla famiglia dual-unitaria porta a modelli esattamente risolvibili, anche se la dual-unitarietà è fortemente violata. Dimostriamo che ogni canale unitario in entrambe le direzioni spazio e tempo può essere scritto come una combinazione affine di una particolare classe di porte dual-unitarie. Infine, estendiamo la definizione di stati iniziali risolvibili agli operatori di densità matrice-prodotto. Li classifichiamo completamente quando il loro tensore ammette una purificazione locale.

Immagine di presentazione: in questo lavoro consideriamo la dinamica data da un circuito di canali quantistici locali. Questi canali possono avere condizioni di unità laterali aggiuntive, che consentono calcoli esatti.

Riepilogo popolare

Comprendere come i sistemi quantistici di molti spin si evolvono nel tempo è un compito impegnativo. Nella maggior parte dei casi, gli aspetti rilevanti dell'evoluzione complicata possono essere estratti esaminando le funzioni di correlazione. Tuttavia, il problema del calcolo delle funzioni di correlazione per i modelli che mostrano il caos è in generale difficile, quindi fornire esempi in cui possono essere analizzati è cruciale per la nostra comprensione.

Nel nostro lavoro, generalizziamo uno di questi esempi – circuiti dual-unitari – a sistemi al di là delle dinamiche unitarie, chiamati canali spazio-temporali. Qui l'accoppiamento con l'ambiente si traduce in dinamiche quantistiche costituite da canali quantistici locali, ovvero l'evoluzione del sistema aperto. Questi canali quantistici spazio-temporali sono caratterizzati dalla proprietà che l'evoluzione è ancora fisica al mutare dei ruoli dello spazio e del tempo, esattamente come nel caso dei circuiti dual-unitari. Questa proprietà definisce diverse ricche famiglie di modelli con dinamiche trattabili.

Il nostro lavoro apre nuove porte a circuiti quantistici aperti esattamente risolvibili. Poiché l'evoluzione quantistica, la simulazione o il calcolo non sono mai del tutto isolati dall'ambiente, questa conoscenza è molto necessaria. Inoltre, il nostro lavoro spiega anche perché la firma della dual-unitarietà (correlazioni che svaniscono all'interno del cono di luce), che era già stata osservata nell'esperimento, è conservata sotto il tipico rumore.

► dati BibTeX

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Citato da

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Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2023-05-25 23:36:01). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

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