論文の概要: Information Scrambling in Computationally Complex Quantum Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.08870v1
- Date: Thu, 21 Jan 2021 22:18:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-14 08:19:18.267185
- Title: Information Scrambling in Computationally Complex Quantum Circuits
- Title（参考訳）: 計算複雑量子回路における情報スクランブル
- Authors: Xiao Mi, Pedram Roushan, Chris Quintana, Salvatore Mandra, Jeffrey
Marshall, Charles Neill, Frank Arute, Kunal Arya, Juan Atalaya, Ryan Babbush,
Joseph C. Bardin, Rami Barends, Andreas Bengtsson, Sergio Boixo, Alexandre
Bourassa, Michael Broughton, Bob B. Buckley, David A. Buell, Brian Burkett,
Nicholas Bushnell, Zijun Chen, Benjamin Chiaro, Roberto Collins, William
Courtney, Sean Demura, Alan R. Derk, Andrew Dunsworth, Daniel Eppens,
Catherine Erickson, Edward Farhi, Austin G. Fowler, Brooks Foxen, Craig
Gidney, Marissa Giustina, Jonathan A. Gross, Matthew P. Harrigan, Sean D.
Harrington, Jeremy Hilton, Alan Ho, Sabrina Hong, Trent Huang, William J.
Huggins, L. B. Ioffe, Sergei V. Isakov, Evan Jeffrey, Zhang Jiang, Cody
Jones, Dvir Kafri, Julian Kelly, Seon Kim, Alexei Kitaev, Paul V. Klimov,
Alexander N. Korotkov, Fedor Kostritsa, David Landhuis, Pavel Laptev, Erik
Lucero, Orion Martin, Jarrod R. McClean, Trevor McCourt, Matt McEwen, Anthony
Megrant, Kevin C. Miao, Masoud Mohseni, Wojciech Mruczkiewicz, Josh Mutus,
Ofer Naaman, Matthew Neeley, Michael Newman, Murphy Yuezhen Niu, Thomas E.
O'Brien, Alex Opremcak, Eric Ostby, Balint Pato, Andre Petukhov, Nicholas
Redd, Nicholas C. Rubin, Daniel Sank, Kevin J. Satzinger, Vladimir Shvarts,
Doug Strain, Marco Szalay, Matthew D. Trevithick, Benjamin Villalonga,
Theodore White, Z. Jamie Yao, Ping Yeh, Adam Zalcman, Hartmut Neven, Igor
Aleiner, Kostyantyn Kechedzhi, Vadim Smelyanskiy, Yu Chen
- Abstract要約: 53量子ビット量子プロセッサにおける量子スクランブルのダイナミクスを実験的に検討する。
演算子の拡散は効率的な古典的モデルによって捉えられるが、演算子の絡み合いは指数関数的にスケールされた計算資源を必要とする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 56.22772134614514
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Interaction in quantum systems can spread initially localized quantum
information into the many degrees of freedom of the entire system.
Understanding this process, known as quantum scrambling, is the key to
resolving various conundrums in physics. Here, by measuring the time-dependent
evolution and fluctuation of out-of-time-order correlators, we experimentally
investigate the dynamics of quantum scrambling on a 53-qubit quantum processor.
We engineer quantum circuits that distinguish the two mechanisms associated
with quantum scrambling, operator spreading and operator entanglement, and
experimentally observe their respective signatures. We show that while operator
spreading is captured by an efficient classical model, operator entanglement
requires exponentially scaled computational resources to simulate. These
results open the path to studying complex and practically relevant physical
observables with near-term quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 量子系における相互作用は、初期局所化された量子情報をシステム全体の自由度に拡散することができる。
量子スクランブル(quantum scrambling)として知られるこの過程を理解することは、物理学における様々な共役を解く鍵となる。
そこで我々は,53量子ビットの量子プロセッサ上での量子スクランブルのダイナミクスを実験的に検証した。
量子スクランブルに関連する2つの機構、演算子のスプレッドとオペレータの絡み合いを区別する量子回路を設計し、それぞれのシグネチャを実験的に観察する。
演算子の拡散は効率的な古典モデルによって捉えられるが、演算子の絡み合いは指数関数的に拡大した計算資源を必要とする。
これらの結果は、短期量子プロセッサを用いた複雑で実用的な物理観測可能性の研究への道を開く。
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