論文の概要: Asynchronism and nonequilibrium phase transitions in $(1+1)$D quantum cellular automata

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.01557v1
• Date: Wed, 5 Jan 2022 11:59:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-02 05:41:33.029300
• Title: Asynchronism and nonequilibrium phase transitions in $(1+1)$D quantum cellular automata
• Title（参考訳）: 1+1)$d量子セルオートマトンにおける非同期性と非平衡相転移
• Authors: Edward Gillman, Federico Carollo and Igor Lesanovsky
• Abstract要約: 量子セルオートマトン(英語版)の集合的非平衡挙動(英語版)に、非交換ゲート(英語版)を介して導入される不規則性(英語版)がどう影響するかを示す。 この結果から, 量子効果が非平衡力学の急激な変化を引き起こす可能性が示唆され, ニューラルネットワークにおける量子相関の役割の理解に寄与する可能性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Probabilistic cellular automata provide a simple framework for the exploration of classical nonequilibrium processes. Recently, quantum cellular automata have been proposed that rely on the propagation of a one-dimensional quantum state along a fictitious discrete time dimension via the sequential application of quantum gates. The resulting $(1+1)$-dimensional space-time structure makes these automata special cases of feed-forward quantum neural networks. Here we show how asynchronism -- introduced via non-commuting gates -- impacts on the collective nonequilibrium behavior of quantum cellular automata. We illustrate this through a simple model, whose synchronous version implements a contact process and features a nonequilibrium phase transition in the directed percolation universality class. Non-commuting quantum gates lead to an "asynchronism transition", i.e. a sudden qualitative change in the phase transition behavior once a certain degree of asynchronicity is surpassed. Our results show how quantum effects may lead to abrupt changes of non-equilibrium dynamics, which may be relevant for understanding the role of quantum correlations in neural networks.
• Abstract（参考訳）: 確率論的セルオートマトンは古典的非平衡過程の探索のための単純な枠組みを提供する。 近年、量子ゲートのシーケンシャル応用による架空の離散時間次元に沿った1次元量子状態の伝播に依存する量子セルオートマトンが提案されている。 その結果得られる(1+1)$-dimensional space-time structureは、フィードフォワード量子ニューラルネットワークの特別なケースを自動生成する。 ここでは、非可換ゲートを通じて導入された非同期性が、量子セルオートマトンの集合的非平衡挙動にどのように影響するかを示す。 これを単純なモデルで説明し、同期バージョンは接触過程を実装し、有向パーコレーション普遍性クラスにおいて非平衡相転移を特徴とする。 非可換な量子ゲートは「非同期遷移(asynchronism transition)」、すなわちある一定の非同期性を超えたときの位相遷移挙動の突然の定性的変化をもたらす。 この結果から, 量子効果が非平衡力学の急激な変化を引き起こす可能性が示唆され, ニューラルネットワークにおける量子相関の役割の理解に寄与する可能性が示唆された。

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