論文の概要: Exact emergent quantum state designs from quantum chaotic dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.07491v2
- Date: Mon, 14 Feb 2022 18:23:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-15 00:38:25.839215
- Title: Exact emergent quantum state designs from quantum chaotic dynamics
- Title（参考訳）: 量子カオスダイナミクスによる完全創発的量子状態設計
- Authors: Wen Wei Ho, Soonwon Choi
- Abstract要約: 局所的にシステムの残りの部分の射影的測定から生成された,小さなサブシステム上でサポートされた純粋な状態のアンサンブルを考える。
このアンサンブルは、クエンチ力学に基づく量子カオス系のクラスから派生したもので、システムの詳細から完全に独立した普遍的な形式に近づいていることを厳密に示している。
我々の研究は、量子多体物理学、量子情報、ランダム行列理論の間の橋渡しを確立し、擬似ランダム状態が孤立した量子力学から生じうることを示す。
- 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: We present exact results on a novel kind of emergent random matrix
universality that quantum many-body systems at infinite temperature can
exhibit. Specifically, we consider an ensemble of pure states supported on a
small subsystem, generated from projective measurements of the remainder of the
system in a local basis. We rigorously show that the ensemble, derived for a
class of quantum chaotic systems undergoing quench dynamics, approaches a
universal form completely independent of system details: it becomes uniformly
distributed in Hilbert space. This goes beyond the standard paradigm of quantum
thermalization, which dictates that the subsystem relaxes to an ensemble of
quantum states that reproduces the expectation values of local observables in a
thermal mixed state. Our results imply more generally that the distribution of
quantum states themselves becomes indistinguishable from those of uniformly
random ones, i.e. the ensemble forms a quantum state-design in the parlance of
quantum information theory. Our work establishes bridges between quantum
many-body physics, quantum information and random matrix theory, by showing
that pseudo-random states can arise from isolated quantum dynamics, opening up
new ways to design applications for quantum state tomography and benchmarking.
- Abstract（参考訳）: 無限温度における量子多体系が示す新しい種類の創発的ランダム行列普遍性に関する正確な結果を示す。
具体的には、局所的にシステムの残りの部分の射影的測定から生成された、小さなサブシステム上でサポートされた純粋な状態の集合を考える。
量子カオス系のクラスに導かれるアンサンブルが、クエンチ力学(quench dynamics)に完全独立な普遍形式に近づいたことを厳密に示している:それはヒルベルト空間に一様分布する。
これは量子熱化の標準的なパラダイムを超えており、サブシステムは熱混合状態において局所観測可能な期待値を再現する量子状態のアンサンブルに緩和する。
我々の結果はより一般に、量子状態の分布自体が一様ランダムな状態の分布と区別できない、すなわち量子情報理論の用語で量子状態設計を形成することを意味する。
我々の研究は、量子多体物理学、量子情報、ランダム行列理論の間の橋渡しを確立し、擬似ランダム状態が孤立した量子力学から生じることを示し、量子状態トモグラフィーとベンチマークのための新しい設計方法を開く。
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