論文の概要: Optimal State Transfer and Entanglement Generation in Power-law Interacting Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.02930v2
• Date: Mon, 1 Feb 2021 17:34:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-29 20:14:17.279155
• Title: Optimal State Transfer and Entanglement Generation in Power-law Interacting Systems
• Title（参考訳）: パワーロー相互作用系における最適状態伝達と絡み合い生成
• Authors: Minh C. Tran, Abhinav Deshpande, Andrew Y. Guo, Andrew Lucas, Alexey V. Gorshkov
• Abstract要約: 未知の量子ビット状態をマルチキュービットのグリーンバーガー・ホーネ・ザイリンガー状態に符号化するための最適プロトコルを提案する。 このプロトコルは、量子センシング、量子コンピューティング、トポロジカルに順序付けられた状態の準備など、幅広い応用がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5592394503914488
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present an optimal protocol for encoding an unknown qubit state into a multiqubit Greenberger-Horne-Zeilinger-like state and, consequently, transferring quantum information in large systems exhibiting power-law ($1/r^\alpha$) interactions. For all power-law exponents $\alpha$ between $d$ and $2d+1$, where $d$ is the dimension of the system, the protocol yields a polynomial speedup for $\alpha>2d$ and a superpolynomial speedup for $\alpha\leq 2d$, compared to the state of the art. For all $\alpha>d$, the protocol saturates the Lieb-Robinson bounds (up to subpolynomial corrections), thereby establishing the optimality of the protocol and the tightness of the bounds in this regime. The protocol has a wide range of applications, including in quantum sensing, quantum computing, and preparation of topologically ordered states. In addition, the protocol provides a lower bound on the gate count in digital simulations of power-law interacting systems.
• Abstract（参考訳）: 未知の量子ビット状態をマルチキュービットのグリーンバーガー・ホーン・サイーリンガー様状態に符号化するための最適なプロトコルを示し、その結果、パワーロー (1/r^\alpha$) 相互作用を示す大規模システムにおいて量子情報を転送する。 すべてのパワーロー指数$\alpha$($d$と$d+1$)に対して、$d$はシステムの次元であり、このプロトコルは多項式スピードアップを$\alpha>2d$、超多項式スピードアップを$\alpha\leq 2d$とする。 すべての$\alpha>d$ に対して、このプロトコルは lieb-robinson 境界を飽和させ(多項補正まで)、プロトコルの最適性とこの機構における境界の厳密性を確立する。 このプロトコルは、量子センシング、量子コンピューティング、トポロジカルに順序付けられた状態の準備など、幅広い応用がある。 さらに、このプロトコルは、パワーロー相互作用システムのデジタルシミュレーションにおいて、ゲート数の下限を提供する。

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