我们发现了测量引起的相变的局部序参量:最初与系统纠缠的单个参考量子比特的平均熵。利用这个序参量,我们确定了可立即应用于高级量子计算平台的测量引起的临界性的可扩展探针。我们在 1 + 1 维稳定器电路模型上测试了我们的建议,该模型可以在多项式时间内进行经典模拟。我们引入了“解码光锥”的概念来建立此探针的局部和有效可测性。我们还估计了转变的体积和表面临界指数。在更一般的模型中开发测量引起的临界性的可扩展探针可能是嘈杂的中尺度量子设备的有用应用,并指向更高效的容错量子计算实现。
量子临界性源自许多相互作用的量子粒子的集体行为,通常发生在物质不同相之间的过渡阶段。它是凝聚态物理学的基石之一,我们利用动态驱动的现象在嘈杂的中尺度 (NISQ) 量子设备上访问它。我们通过 Kibble-Zurek 过程探测可编程超导量子芯片上一维量子 Ising 模型的临界特性,获得缩放定律,并估计临界指数,尽管硬件上存在固有的错误源。此外,我们研究了 NISQ 计算机的改进(更多量子比特,更少噪声)将如何巩固这些通用物理属性的计算。单参数噪声模型捕捉了缺陷的影响并重现了实验数据。其系统研究表明,噪声与温度类似,在系统中引入了新的长度尺度。我们引入并成功验证了修改后的缩放定律,直接考虑了噪声,而无需任何先验知识。它使提取物理属性的数据分析对噪声透明。通过了解不完美的量子硬件如何改变物质量子态的真正属性,我们大大增强了 NISQ 处理器解决量子临界性以及其他潜在现象和算法的能力。
。CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可证永久有效。它以预印本形式提供(未经同行评审认证),作者/资助者已授予 bioRxiv 许可,可以在该版本中显示预印本。版权所有者于 2021 年 1 月 11 日发布了此版本。;https://doi.org/10.1101/2020.08.24.260588 doi: bioRxiv preprint
了解相互作用的粒子如何接近热平衡是量子模拟器面临的主要挑战 1,2。要充分释放此类系统以实现这一目标,需要灵活的初始状态准备、精确的时间演化和对最终状态表征的广泛探测。在这里,我们介绍了一个由 69 个超导量子比特组成的量子模拟器,它支持通用量子门和高保真模拟演化,其性能在交叉熵基准实验中超出了经典模拟的范围。与纯模拟模拟器相比,这个混合平台具有更多功能的测量功能,我们利用这些功能揭示了 XY 模型中由粗化引起的 Kibble-Zurek 缩放预测 3 的崩溃,以及经典的 Kosterlitz-Thouless 相变的特征 4。此外,数字门可以实现精确的能量控制,使我们能够研究本征态热化假设 5-7 对本征谱目标部分的影响。我们还展示了成对纠缠二聚体状态的数字制备,并对模拟演化中随后的热化过程中能量和涡度的传输进行了成像。这些结果确立了超导模拟数字量子处理器在多体光谱中制备状态和揭示其热化动力学方面的有效性。
量子临界系统因其对扰动的固有敏感性而成为探索新测量诱导现象的有吸引力的平台。我们使用显式协议研究测量对典型 Ising 量子临界链的影响,其中关联的辅助粒子与临界链纠缠,然后进行投影测量。使用由大量数值模拟支持的微扰分析框架,我们证明测量可以定性地改变临界相关性,其方式取决于纠缠门的选择、辅助测量基础、测量结果和辅助相关性的性质。我们进一步表明,通过后选择高概率测量结果,或者在某些情况下,通过对位于不同对称扇区的测量结果分别平均可观测量,可以在具有 100 阶量子比特的实验中以令人惊讶的速度高效地实现测量改变的 Ising 临界性。我们的框架自然适应更奇特的量子临界点,并突出了在嘈杂的中尺度量子硬件和里德伯阵列中实现的机会。
。CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可,根据 (未经同行评审认证)提供,是作者/资助者,他已授予 bioRxiv 永久展示预印本的许可。它是此预印本的版权持有者,此版本于 2020 年 10 月 8 日发布。;https://doi.org/10.1101/2020.08.24.260588 doi:bioRxiv 预印本
在现代社会中,复杂系统和系统的系统是社会和企业运作不可或缺的一部分,因此,了解和管理这些系统和组件可能给它们所支持的任务带来的风险变得越来越重要。然而,在资源有限的世界里,不可能对所有资产实施同等的保护。本出版物描述了一个全面的关键性分析过程模型 - 一种结构化方法,根据程序、系统和组件对组织目标的重要性以及它们的运行不充分或丢失可能对这些目标造成的影响,对程序、系统和组件进行优先排序。关键性分析可以帮助组织识别和更好地了解对其运营和运营环境最为重要的系统、子系统、组件和子组件。这种理解有助于更好地做出与组织信息资产管理相关的决策,包括信息安全和隐私风险管理、项目管理、采购、维护和升级决策。该模型的结构在逻辑上遵循组织设计和实施项目和系统的方式,可用作考虑所有风险的整体和综合风险管理方法的组成部分,并可与各种风险管理标准和指南一起使用。
我们研究了 (Haar) 随机幺正量子电路中投影测量引起的纠缠跃迁的临界行为。使用复制方法,我们将此类电路中纠缠熵的计算映射到二维统计力学模型上。在这种语言中,面积到体积定律纠缠跃迁可以解释为统计力学模型中的有序跃迁。我们使用共形不变性推导出跃迁附近的纠缠熵和互信息的一般缩放特性。我们详细分析了统计力学模型映射到渗流的无限现场希尔伯特空间维度的极限。具体来说,我们使用描述二维渗流临界理论的共形场论的相对较新的结果,计算了子系统大小对数在 n ≥ 1 的 n 次 R'enyi 熵中的普适系数的精确值,并讨论了如何从这个极限访问有限现场希尔伯特空间维度的通用转换,这与二维渗流属于不同的普适性类。我们还评论了与先前在参考文献 1 中研究过的随机张量网络中纠缠转换的关系。
本研究基于当代的提议,即不同的意识状态可以通过神经复杂性和临界动力学来量化。为了检验这一假设,研究旨在使用复杂性和临界性框架中的非线性技术以及功率谱密度来比较三种冥想条件的电生理相关性。30 名冥想熟练的参与者在一个会话中接受了 64 通道脑电图 (EEG) 测量,该会话包括无任务基线休息(闭眼和睁眼)、阅读条件和三种冥想条件(无思绪空虚、存在监测和集中注意力)。使用临界理论(去趋势波动分析、神经元雪崩分析)、复杂性度量(多尺度熵、Higuchi 分形维数)和功率谱密度的分析工具对数据进行了分析。对比了任务条件,并比较了效果大小。应用偏最小二乘回归和受试者操作特性分析来确定每个测量的判别准确度。与闭眼休息相比,冥想类别空虚和集中注意力显示出更高的熵值和分形维数。在所有冥想条件下,长程时间相关性均下降。集中注意力和阅读的临界指数值最低。伽马波段(0.83-0.98)、全局功率谱密度(0.78-0.96)和样本熵(0.86-0.90)的判别准确率最高。确定了不同冥想状态的电生理相关性,并确定了非线性复杂性、关键大脑动力学和光谱特征之间的关系。冥想状态可以用非线性测量来区分,并通过神经元复杂程度、长程时间相关性和神经元雪崩中的幂律分布来量化。
图 1| LRTC 将 NC、SCD 和 MCI 队列分离。a、左:每个队列代表性参与者的颞上皮质(红色区域)的 MEG 宽带时间序列(蓝色 = 神经典型对照 (NC)、绿色 = 主观认知衰退 (SCD) 和橙色 = 轻度认知障碍 (MCI))。中间:窄带 (10.6 Hz) 区域时间序列及其振幅包络。右:相应的平均 DFA 指数)。b,平均 DFA 指数,在区域和队列内取平均值。阴影区域表示自举(n=10,000)95% 置信区间。红色菱形突出显示具有显着差异的频率(Kruskal-Wallis 检验,p<0.05,FDR 校正)。c,平均 DFA 指数在各队列之间的成对差异。红色菱形突出显示显着差异。 d,DFA 指数的密度图(左)在 alpha 内平均(7