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arXiv 2107.09809quant-ph
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在量子计算机上模拟量子混沌

Simulating quantum chaos on a quantum computer

Indian Institute of Engineering Science And Technology(印度工程科学理工学院);University of Waterloo(滑铁卢大学);Institute for Quantum Computing, University of Waterloo(滑铁卢大学量子计算研究所);Indian Institute of Science Education and Research, Thiruvananthapuram(特鲁万纳姆拉浦尔印度科学教育与研究学院);Wilfrid Laurier University(威尔弗里德·劳雷尔大学)

Amit Anand, Sanchit Srivastava, Sayan Gangopadhyay, Shohini Ghose

AI总结:

本文提出一种经典-量子混合方法,利用NISQ量子计算机模拟量子 kicked top 的混沌行为,展示了其在不同混沌参数范围内的实验探索能力,并验证了纠缠与去局部化的理论预测。

摘要:

我们证明目前可用的噪声中间尺度量子(NISQ)计算机可以用于多种量子混沌系统的模拟。我们介绍了一种新的经典-量子混合方法,用于在通用量子计算机上探索混沌量子 kicked top(QKT)的动力学。该方法的可编程性使我们能够实验性地探索QKT混沌参数范围的完整区域,这在以前的研究中是无法实现的。此外,我们的模拟中门的数量不随踢击次数增加,因此可以研究任意数量的踢击次数下的QKT演化,而不会产生保真度损失。使用公开可访问的NISQ计算机(IBMQ),我们观察到双量子比特QKT演化中的周期性,以及时间平均双量子比特纠缠中的混沌特征。我们还展示了双量子比特QKT中纠缠与去局部化的联系,证实了理论预测。

英文摘要:

We show that currently available noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computers can be used for versatile quantum simulations of chaotic systems. We introduce a novel classical-quantum hybrid approachfor exploring the dynamics of the chaotic quantum kicked top (QKT) on a universal quantum computer. The programmability of this approach allows us to experimentally explore the complete range of QKT chaoticity parameter regimes inaccessible to previous studies. Furthermore, the number of gates in our simulation does not increase with the number of kicks, thus making it possible to study the QKT evolution for arbitrary number of kicks without fidelity loss. Using a publicly accessible NISQ computer (IBMQ), we observe periodicities in the evolution of the 2-qubit QKT, as well as signatures of chaos in the time-averaged 2-qubit entanglement. We also demonstrate a connection between entanglement and delocalization in the 2-qubit QKT, confirming theoretical predictions.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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