論文の概要: Towards the simplest model of quantum supremacy: Atomic boson sampling in a box trap

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.08320v1
• Date: Mon, 15 May 2023 03:09:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-16 16:20:29.097335
• Title: Towards the simplest model of quantum supremacy: Atomic boson sampling in a box trap
• Title（参考訳）: 量子超越性の最も単純なモデルに向けて:-ボックストラップにおける原子ボゾンサンプリング
• Authors: V. V. Kocharovsky, Vl. V. Kocharovsky, W. D. Shannon, S. V. Tarasov
• Abstract要約: ボックストラップ内に閉じ込められたボース・アインシュタイン凝縮(BEC)ガスの非凝縮分から相互作用する原子のボソンサンプリングについて述べる。 ボゴリューボフ近似における励起状態原子の占有特性と統計特性を解析的に計算する。 本稿では,BECガスを用いた実験において,古典計算におけるボソンサンプリングの量子超越性の顕在化について論じる。
• 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 describe boson sampling of interacting atoms from the noncondensed fraction of Bose-Einstein-condensed (BEC) gas confined in a box trap as a new platform for studying computational sharpP-hardness of quantum many-body systems. In this case the theory becomes really simple and transparent. We calculate analytically the characteristic function and statistics of the excited-state atom occupations in the Bogoliubov approximation by means of the newly found hafnian master theorem and show their analogy to those of the Gaussian boson sampling of noninteracting photons in a linear interferometer. Importantly, due to interatomic interactions, the squeezing and interference of atom excited states, both of which are necessary for the computational sharpP-hardness of boson sampling, are self-generated in the gas and do not require neither sophisticated external sources of bosons in squeezed states nor controlled couplers, beam splitters and phase shifters needed for boson sampling in optical interferometers. On this basis, we discuss how to get manifestations of quantum supremacy of boson sampling over classical computing in the experiments with BEC gas.
• Abstract（参考訳）: 箱トラップに閉じ込められたボース・アインシュタイン凝縮(bec)ガスの非凝縮分数からの相互作用原子のボゾンサンプリングを,量子多体系の計算シャープハードネスを研究するための新しいプラットフォームとして記述する。 この場合、理論は本当に単純で透明になります。 新たに発見されたハフニアンマスター定理を用いて、ボゴリューボフ近似における励起状態原子占有の特性関数と統計を解析的に計算し、線形干渉計における非相互作用光子のガウスボソンサンプリングと類似性を示す。 重要なことに、原子間相互作用により、ボーソンサンプリングの計算的シャープP硬度に必要となる原子励起状態のスクイーズと干渉は、ガス中で自己生成され、硬化状態におけるボソンの高度な外部源や、光干渉計におけるボソンサンプリングに必要なビームスプリッタや位相シフト器を必要としない。 そこで本研究では,BECガスを用いた実験において,古典計算におけるボソンサンプリングの量子超越性の顕在化について論じる。

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