在基于酉门的量子设备上实现非酉变换对于模拟各种物理问题(包括开放量子系统和次归一化量子态)至关重要。我们提出了一种基于膨胀的算法,使用仅具有一个辅助量子位的概率量子计算来模拟非酉运算。我们利用奇异值分解 (SVD) 将任何一般量子算子分解为两个酉算子和一个对角非酉算子的乘积,我们表明这可以通过 1 量子位膨胀空间中的对角酉算子来实现。虽然膨胀技术增加了计算中的量子位数,从而增加了门的复杂性,但我们的算法将膨胀空间中所需的操作限制为具有已知电路分解的对角酉算子。我们使用此算法在高保真度的量子设备上准备随机次归一化两级状态。此外,我们展示了在量子设备上计算的失相通道和振幅衰减通道中两级开放量子系统的精确非幺正动力学。当 SVD 可以轻松计算时,所提出的算法对于实现一般的非幺正运算最为有用,在嘈杂的中型量子计算时代,大多数运算符都是这种情况。
人们普遍认为,通过了解纠缠谱的统计特性可以预测一般电路中纠缠的动态。我们通过对具有相同统计量的状态应用由不同组局部门生成的类似 Metropolis 的纠缠冷却算法来测试这一假设。我们采用一个独特模型的基态,即具有横向场的一维伊辛链,但属于不同的宏观相,如顺磁相、磁序相和拓扑受挫相。令人吃惊的是,我们观察到纠缠动力学不仅强烈依赖于不同的门组,还强烈依赖于相位,这表明不同相可以拥有不同类型的纠缠(我们将其描述为纯局部、类 GHZ 和类 W 态),对冷却过程的恢复程度也不同。此外,在某些情况下,我们观察到算法会产生扰乱效应,该算法会在不遵循纠缠熵体积定律的状态下产生 Wigner-Dyson 纠缠谱统计。我们的工作强调了这样一个事实:仅凭纠缠谱的知识不足以确定其动态,从而证明了其作为表征工具的不完整性。此外,它还显示了局部性和非局部约束之间的微妙相互作用。
O'Donnell and Wright, STOC 2016 Haah, Kothari, O'Donnell, Tang, FOCS 2023 n ∼10 23 ! 学习如何成为可能?
S. Sang 和 TH Hsieh,Phys.牧师研究 3, 023200 (2021)。 A. Lavasani、Y. Alavirad 和 M. Barkeshli,Nat.物理。 17, 342–347 (2021)。
摘要 本文研究了量子态可能具有的各种被认为特有的“量子”性质(纠缠、非局域性、可控性、负条件熵、非零量子不一致性、非零量子超不一致性以及语境性)及其对立面。本文还在以下意义上考虑了它们的“绝对”对应物:如果给定状态在任意幺正变换后仍然具有给定属性,则它绝对地具有该属性。总结了所列属性之间以及它们的绝对对应物之间的已知关系。证明了唯一绝对具有零量子不一致性的两量子比特状态是最大混合态。最后,讨论了有关“经典”和“量子”这两个术语的概念问题。
在量子引力方法中,平滑时空是离散普朗克基本结构的近似,任何有效的平滑场理论描述都会遗漏部分基本自由度,从而破坏幺正性。这也适用于通过使用闵可夫斯基背景几何实现的平凡引力场(低能)理想化,与任何其他时空几何一样,在基本描述中,它对应于无数个不同且紧密退化的离散微观状态。这种微观状态的存在为黑洞蒸发结束时要编码的信息提供了巨大的 q 位储存库,从而为黑洞蒸发信息难题的自然解决开辟了道路。在本文中,我们表明,这些预期可以在由圈量子引力激发的宇宙学简单量子引力模型中精确实现。具体而言,即使模型基本上是单一的,当适当忽略与低能宇宙观察者无关的微观自由度时,有效描述中的纯态也会由于与普朗克微观结构的退相干而演变为混合态。此外,在相关的物理范围内,这些隐藏的自由度不携带任何“能量”,因此在完全量子引力的背景下实现了退相干可以在不耗散的情况下发生的想法(Unruh 和 Wald 之前强调过),现在在一个由量子引力强烈推动的具体引力模型中。所有这些都强化了黑洞蒸发难题的一个相当保守和自然的解决方案的观点,其中信息不会被破坏,而只是被降级(低能观察者无法获得)为与普朗克尺度量子几何的微观结构的相关性。
与 Haimeng Zhao、Ishaan Kannan、Yihui Quek、Hsin-Yuan Huang 和 Matthias C. Caro 合作