論文の概要: Certification of quantum states with hidden structure of their bitstrings

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.09894v1
• Date: Wed, 21 Jul 2021 06:22:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-21 07:47:03.380062
• Title: Certification of quantum states with hidden structure of their bitstrings
• Title（参考訳）: ビットストリングの隠れ構造を持つ量子状態の証明
• Authors: O. M. Sotnikov, I. A. Iakovlev, A. A. Iliasov, M. I. Katsnelson, A. A. Bagrov, V. V. Mazurenko
• Abstract要約: 本稿では,量子状態の説明と識別を行う数値的に安価な手法を提案する。 エンタングルメントの構造が異なる量子状態を特徴付けるのに十分であることを示す。 本手法は、多体量子磁気システムにおいて、異なる性質の相転移を検出するために用いられる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The rapid development of quantum computing technologies already made it possible to manipulate a collective state of several dozen of qubits. This success poses a strong demand on efficient and reliable methods for characterization and verification of large-scale many-body quantum states. Traditional methods, such as quantum tomography, which require storing and operating wave functions on classical computers, become problematic to use in the regime of large number of degrees of freedom. In this paper, we propose a numerically cheap procedure to describe and distinguish quantum states which is based on a limited number of simple projective measurements in at least two different bases and computing inter-scale dissimilarities of the resulting bit-string patterns via coarse-graining. The information one obtains through this procedure can be viewed as a "hash function" of quantum state -- a simple set of numbers which is specific for a concrete many-body wave function and can be used for certification. By studying a number of archetypal examples, we show that it is enough to characterize quantum states with different structure of entanglement, including the chaotic quantum states. The connection of the dissimilarity to standard measures of quantum correlations such as von Neumann entropy is discussed. We also demonstrate that our approach can be employed to detect phase transitions of different nature in many-body quantum magnetic systems.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティング技術の急速な発展により、数十の量子ビットの集団状態を操作できるようになった。 この成功は、大規模多体量子状態の評価と検証のための効率的で信頼性の高い手法に強い需要をもたらす。 量子トモグラフィーのような従来の手法は、古典的コンピュータに波動関数を保存し、操作する必要があるが、多くの自由度を持つシステムでは問題となる。 本稿では、少なくとも2つの異なる基底における単純な射影測定の限られた数に基づいて量子状態を記述・識別し、粗粒化による結果のビットストリングパターンの大規模差を計算するための数値的に安価な手順を提案する。 この手順によって得られる情報は量子状態の「ハッシュ関数」と見なすことができ、これは具体的な多体波動関数に特有で認証に使用できる単純な数の集合である。 考古学的な例を多数研究することにより、カオス量子状態を含む異なる絡み合い構造を持つ量子状態を特徴づけるには十分であることを示す。 フォン・ノイマンエントロピーのような量子相関の標準測度との相似性の関連について論じる。 また,多体量子磁気システムにおいて,異なる性質の相転移を検出できることを示した。

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