Daniel Jafferis 等人的最新《自然》论文《量子处理器上的可穿越虫洞动力学》引起了广泛关注。《自然》论文讨论了一项实验,其中谷歌的 Sycamore 量子处理器用于模拟具有 5 个项的稀疏 N = 7 SYK 模型(学习汉密尔顿量)。《自然》论文表明,学习汉密尔顿量保留了具有 210 个项的 N = 10 SYK 模型的关键引力特性,足以产生可穿越虫洞行为。我将研究该实验并讨论有关该实验的一些哲学挑战,以纪念 Ian Hacking。最近,Norman Yao 和两名研究生发现了 Jafferis 等人的学习汉密尔顿量中的多个缺陷,并在《自然》论文上上传了一条评论。正如预期的那样,Jafferis 和他的团队找到了一种简单的方法来澄清误解。他们找到了一种物理依据,可以避免这个问题。在本文中,我阐明了姚和他的学生提出的主要论据以及 Jafferis 等人找到的挽救他们所学的汉密尔顿的方法。我将以对所学汉密尔顿的背景下这一最新发展的哲学评论结束本文。
挑战:可扩展性(𝑁≤7)Babbush 等人,PRA 99 (2019);罗等人, npj Q. Inf. 5 (2019); Bentsen 等人, PRL 123 (2019); Kim 等人,PRB 101(2020); Wei 和 Sedrakyan,PRA 103 (2021); Jafferis 等人,Nature 612, 51 (2022); Kobrin 等人,arXiv:2302.07897
热场复偶(TFD)是反德西特/共形场论(AdS/CFT)对应关系中的一种特殊状态[1],它将 D + 1 维反德西特空间中的假定量子引力理论与维度 D 边界上的共形场论联系起来。黑洞发射热辐射[2],实际上在外部留下一个热密度矩阵。以色列[3]指出,通过考虑热场复偶可以重现可观测量的计算,类似于史瓦西几何的最大延伸。后来,马尔达西那[4]在 AdS/CFT 的背景下推测,边界 CFT 的 TFD 应该对应于 AdS 中永恒的双面黑洞。存在于相差一维的理论之间的对偶性这种想法通常被称为全息论。为了检验这种二元性,考虑可穿越虫洞现象是很有趣的,这是 AdS/CFT 的一个惊人预测。从引力的角度来看,黑洞两侧的边界显然不能因果通信。虽然有一个空间虫洞连接两个外部区域,但人们无法穿越它而不落入黑洞奇点。如果爱丽丝和鲍勃在对立面,他们就无法相遇,除非他们一起跳进黑洞。Gao、Jafferis 和 Wall [ 22 ] 的最新进展表明,两种边界理论的特定耦合会产生负能量冲击,使 TFD 状态下的虫洞可穿越。换句话说,鲍勃可以与爱丽丝团聚而不会被吸入黑洞。作为此协议以及 AdS/CFT 中许多其他思想实验的起点,人们假设可以访问 TFD 状态。一个很有前途的用于探测 AdS/CFT 的量子力学系统是 Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) 模型 [5,6]。例如,它在低能下表现出共形对称性,其动力学由 Schwarz 作用量支配 [7]。相同的作用量支配着一种被称为 Jackiw-Teitelboim 引力的二维量子引力理论 [8,9]。此外,它已被证明会在低温下使混沌界限饱和,这也是黑洞最大扰乱的标志 [10,11]。在参考文献 [12] 中,作者在近 AdS2 中构造了永恒可穿越虫洞解,并表明两个耦合 SYK 模型的低能极限具有相同的作用量。一个关键结果是,他们表明 SYK 模型的 TFD 可以很好地通过具有小相互作用的双边哈密顿量的基态来近似。在本研究中,我们考虑了在噪声中尺度量子 (NISQ) [ 13 ] 设备上准备 SYK 模型的 TFD 的状态的任务。参考文献 [ 14 ] 中考虑了准备任意理论的 TFD 的更一般任务。同样,该策略是构建一个哈密顿量,其基态编码了 TFD 结构。虽然方程中的哈密顿量文献 [ 12 ] 中的 (3.21) 可以看作文献 [ 14 ] 中构造的略微特殊版本,我们将在本文中使用它,因为它相对简单。这两种方法都考虑使用辅助浴将系统绝热冷却到基态。在这里,我们采用变分法,从参数可调的量子电路假设开始。这样就不需要辅助系统了。类似的方法曾用于构造 Ising 模型的 TFD [ 15 ]。简而言之