Verificação eficiente dos estados fundamentais de hamiltonianos livres de frustração

Verificação eficiente dos estados fundamentais de hamiltonianos livres de frustração

Nó Fonte: 3061134

Huangjun Zhu, Yunting Li e Tianyi Chen

Laboratório Chave Estadual de Física de Superfícies e Departamento de Física, Universidade Fudan, Xangai 200433, China
Instituto de Dispositivos Nanoeletrônicos e Computação Quântica, Universidade Fudan, Xangai 200433, China
Centro de Teoria de Campo e Física de Partículas, Universidade Fudan, Xangai 200433, China

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Sumário

Os estados fundamentais dos hamiltonianos locais são de interesse fundamental na física de muitos corpos e também no processamento de informações quânticas. A verificação eficiente desses estados é crucial para muitas aplicações, mas é muito desafiadora. Aqui propomos uma receita simples, mas poderosa para verificar os estados fundamentais de hamiltonianos gerais livres de frustração com base em medições locais. Além disso, derivamos limites rigorosos para a complexidade da amostra em virtude do lema da detectabilidade quântica (com melhoria) e do limite da união quântica. Notavelmente, o número de amostras necessárias não aumenta com o tamanho do sistema quando o hamiltoniano subjacente é local e lacunado, que é o caso de maior interesse. Como aplicação, propomos uma abordagem geral para verificar estados de Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki (AKLT) em gráficos arbitrários baseados em medições de spin locais, que requerem apenas um número constante de amostras para estados AKLT definidos em várias redes. Nosso trabalho é de interesse não apenas para muitas tarefas no processamento quântico de informações, mas também para o estudo da física de muitos corpos.

Propomos uma receita geral para verificar os estados fundamentais de hamiltonianos livres de frustração com base em medições locais e determinar a complexidade da amostra. Quando o hamiltoniano é local e lacunado, podemos verificar o estado fundamental com um custo amostral constante que é independente do tamanho do sistema, que é dezenas de milhares de vezes mais eficiente que os protocolos anteriores para sistemas quânticos grandes e intermediários. Notavelmente, podemos verificar os estados Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki (AKLT) em gráficos arbitrários, e o custo do recurso é independente do tamanho do sistema para a maioria dos estados AKLT de interesse prático, incluindo aqueles definidos em várias redes 1D e 2D. Nosso trabalho revela uma conexão íntima entre o problema de verificação quântica e a física de muitos corpos. Os protocolos que construímos são úteis não apenas para abordar várias tarefas no processamento quântico de informações, mas também para estudar a física de muitos corpos.

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Citado por

[1] Tianyi Chen, Yunting Li e Huangjun Zhu, “Verificação eficiente dos estados Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki”, Revisão Física A 107 2, 022616 (2023).

[2] Zihao Li, Huangjun Zhu e Masahito Hayashi, “Verificação robusta e eficiente de estados gráficos em computação quântica baseada em medição cega”, npj Informações Quânticas 9, 115 (2023).

[3] Ye-Chao Liu, Yinfei Li, Jiangwei Shang e Xiangdong Zhang, “Verificação eficiente de estados emaranhados arbitrários com medições locais homogêneas”, arXiv: 2208.01083, (2022).

[4] Siyuan Chen, Wei Xie e Kun Wang, “Efeitos de memória na verificação do estado quântico”, arXiv: 2312.11066, (2023).

As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2024-01-14 01:33:59). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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