論文の概要: Scrambling Transition in a Radiative Random Unitary Circuit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.14242v2
• Date: Fri, 1 Dec 2023 21:54:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-06 01:50:19.960993
• Title: Scrambling Transition in a Radiative Random Unitary Circuit
• Title（参考訳）: 放射状ランダムユニタリ回路におけるスクランブル遷移
• Authors: Zack Weinstein, Shane P. Kelly, Jamir Marino, Ehud Altman
• Abstract要約: 量子ビットを環境と交換するランダムなユニタリ回路において、量子情報のスクランブルを$p$で検討する。 局所的な量子情報はシステム内に分散するだけでなく、環境に流出する。 非競合位相における完全忠実度でシステムの初期情報を復元する単純な復号方式を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We study quantum information scrambling in a random unitary circuit that exchanges qubits with an environment at a rate $p$. As a result, initially localized quantum information not only spreads within the system, but also spills into the environment. Using the out-of-time-order correlator (OTOC) to characterize scrambling, we find a nonequilibrium phase transition in the directed percolation universality class at a critical swap rate $p_c$: for $p < p_c$ the ensemble-averaged OTOC exhibits ballistic growth with a tunable light cone velocity, while for $p > p_c$ the OTOC fails to percolate within the system and vanishes uniformly within a finite timescale, indicating that all local operators are rapidly swapped into the environment. To elucidate its information-theoretic consequences, we demonstrate that the transition in operator spreading coincides with a transition in an observer's ability to decode the system's initial quantum information from the swapped-out, or "radiated," qubits. We present a simple decoding scheme which recovers the system's initial information with perfect fidelity in the nonpercolating phase, and with continuously decreasing fidelity with decreasing swap rate in the percolating phase. Depending on the initial state of the swapped-in qubits, we further observe a corresponding entanglement transition in the coherent information from the system into the radiated qubits.
• Abstract（参考訳）: 量子ビットを環境と交換するランダムなユニタリ回路において、量子情報のスクランブルを$p$で検討する。 その結果、初期局在化された量子情報はシステム内に広がるだけでなく、環境に流出する。 オフ・オブ・タイム・オーダー・コレレータ(OTOC)を用いてスクランブルを特徴付けることで、有向パーコレーション普遍性クラスにおける非平衡相転移を臨界スワップレート$p_c$: for $p < p_c$ the ensemble-averaged OTOC exhibits ballistic growth with a tunable light cone velocity, for $p > p_c$ the OTOC fails percolate to percolate in the system and disappears in a finite timescale。 情報理論の結果を解明するために、演算子の拡散の遷移は、スワップアウトまたは「放射」量子ビットからシステムの初期量子情報をデコードする観測者の能力の遷移と一致することを示した。 本稿では,非パーコレーションフェーズにおいて,システムの初期情報を完全忠実度で復元し,非パーコレーションフェーズにおいてスワップレートの低減とともに連続的に忠実度を低下させる簡単な復号方式を提案する。 スワップインキュービットの初期状態に応じて、システムから放射されたキュービットへのコヒーレント情報のエンタングルメント遷移をさらに観察する。

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