論文の概要: Probing quantum information propagation with out-of-time-ordered correlators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.11751v2
• Date: Sun, 16 May 2021 04:18:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-10 03:25:32.429530
• Title: Probing quantum information propagation with out-of-time-ordered correlators
• Title（参考訳）: 時間外相関器を用いた量子情報伝搬の探索
• Authors: Jochen Braum\"uller, Amir H. Karamlou, Yariv Yanay, Bharath Kannan, David Kim, Morten Kjaergaard, Alexander Melville, Bethany M. Niedzielski, Youngkyu Sung, Antti Veps\"al\"ainen, Roni Winik, Jonilyn L. Yoder, Terry P. Orlando, Simon Gustavsson, Charles Tahan, William D. Oliver
• Abstract要約: 小型の量子情報プロセッサは、多体量子システムを効率的にエミュレートする約束を持っている。 ここでは、時間外順序付き相関器(OTOC)の測定を実演する。 我々の実験における中心的な要件は、時間進化をコヒーレントに逆転させる能力である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.12790913835594
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Interacting many-body quantum systems show a rich array of physical phenomena and dynamical properties, but are notoriously difficult to study: they are challenging analytically and exponentially difficult to simulate on classical computers. Small-scale quantum information processors hold the promise to efficiently emulate these systems, but characterizing their dynamics is experimentally challenging, requiring probes beyond simple correlation functions and multi-body tomographic methods. Here, we demonstrate the measurement of out-of-time-ordered correlators (OTOCs), one of the most effective tools for studying quantum system evolution and processes like quantum thermalization. We implement a 3x3 two-dimensional hard-core Bose-Hubbard lattice with a superconducting circuit, study its time-reversibility by performing a Loschmidt echo, and measure OTOCs that enable us to observe the propagation of quantum information. A central requirement for our experiments is the ability to coherently reverse time evolution, which we achieve with a digital-analog simulation scheme. In the presence of frequency disorder, we observe that localization can partially be overcome with more particles present, a possible signature of many-body localization in two dimensions.
• Abstract（参考訳）: 相互作用する多体量子系は、物理現象と力学特性の豊富な配列を示すが、研究は非常に難しいことで知られており、古典的なコンピュータ上で解析的に、指数関数的にシミュレートすることが困難である。 小型量子情報プロセッサは、これらのシステムを効率的にエミュレートする約束を持っているが、そのダイナミクスを特徴付けることは実験的に困難であり、単純な相関関数や多体断層法以上のプローブを必要とする。 ここでは,量子系の進化や量子熱化などの過程を研究するための最も効果的なツールの一つである,時間外秩序相関器(otocs)の測定を実証する。 超伝導回路で3x3の2次元ハードコアBose-Hubbard格子を実装し,その時間可逆性をLoschmidtエコーで測定し,量子情報の伝播を観測できるOTOCを測定する。 実験の中心となる要件は、デジタル・アナログ・シミュレーション・スキームで実現した時間進化をコヒーレントに逆転させる能力である。 周波数障害の存在下では, 2次元における多体局在のシグネチャとして, 局所化がより多くの粒子の存在によって部分的に克服可能であることを観察した。

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