論文の概要: Many-body Hilbert space scarring on a superconducting processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.03438v2
• Date: Sat, 19 Mar 2022 02:28:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-03-01 19:45:52.681248
• Title: Many-body Hilbert space scarring on a superconducting processor
• Title（参考訳）: 超伝導プロセッサ上の多体ヒルベルト空間スカーリング
• Abstract要約: 量子多体散乱(Quantum many-body scarring、QMBS)は、強い相互作用を持つ量子系において弱いエルゴディディディティが破れることが最近発見された形態である。 ここでは,多体ヒルベルト空間の一部を大まかに分解することで,異なる種類のQMBS現象を実験的に実現する。 実験によりQMBS機構の領域を広げ,QMBS状態の相関を量子情報技術への応用に活用する方法が明らかにされた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.205729719781548
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum many-body scarring (QMBS) -- a recently discovered form of weak ergodicity breaking in strongly-interacting quantum systems -- presents opportunities for mitigating thermalization-induced decoherence in quantum information processsing. However, the existing experimental realizations of QMBS are based on kinetically-constrained systems where an emergent dynamical symmetry "shields" such states from the thermalizing bulk of the spectrum. Here, we experimentally realize a distinct kind of QMBS phenomena by approximately decoupling a part of the many-body Hilbert space in the computational basis. Utilizing a programmable superconducting processor with 30 qubits and tunable couplings, we realize Hilbert space scarring in a non-constrained model in different geometries, including a linear chain as well as a quasi-one-dimensional comb geometry. By performing full quantum state tomography on 4-qubit subsystems, we provide strong evidence for QMBS states by measuring qubit population dynamics, quantum fidelity and entanglement entropy following a quench from initial product states. Our experimental findings broaden the realm of QMBS mechanisms and pave the way to exploiting correlations in QMBS states for applications in quantum information technology.
• Abstract（参考訳）: 量子多体散乱(Quantum many-body scarring、QMBS)は、強い相互作用を持つ量子系において弱いエルゴディディディティを破る、最近発見された形式である。 しかし、QMBSの既存の実験的実現は、スペクトルの熱化バルクの状態のような創発的な動的対称性が「シールド」される運動的に制約された系に基づいている。 ここでは,多体ヒルベルト空間の一部を大まかに分解することで,異なる種類のQMBS現象を実験的に実現する。 30量子ビットと可変結合を持つプログラマブルな超伝導プロセッサを用いて、線形鎖や準1次元のコム幾何を含む、異なる幾何学における非拘束モデルにおけるヒルベルト空間スカーリングを実現する。 4-量子ビットサブシステム上で完全な量子状態トモグラフィーを行うことにより、初期積状態からのクエンチに続く量子密度、エンタングルメントエントロピーの測定により、QMBS状態の強い証拠を提供する。 実験によりQMBS機構の領域を広げ,QMBS状態の相関を量子情報技術への応用に活用する方法が明らかにされた。

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