論文の概要: Quantum state preparation via engineered ancilla resetting

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.08641v1
• Date: Mon, 15 May 2023 13:34:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-16 14:25:36.125399
• Title: Quantum state preparation via engineered ancilla resetting
• Title（参考訳）: 工学的アンシラリセットによる量子状態生成
• Authors: Daniel Alcalde Puente, Felix Motzoi, Tommaso Calarco, Giovanna Morigi and Matteo Rizzi
• Abstract要約: フラストレーションのない親ハミルトニアンの基底状態を作成するために,周期的量子リセットを組み込んだプロトコルについて検討する。 このプロトコルでは、ハミルトニアンを操り、システムとアシラリー自由度の間の局所的な結合を可能にする。 以上の結果から,アンシラ系の絡み合いはより高速な収束に不可欠であることが示唆された。
• 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: In this theoretical investigation, we study the effectiveness of a protocol that incorporates periodic quantum resetting to prepare ground states of frustration-free parent Hamiltonians. This protocol uses a steering Hamiltonian that enables local coupling between the system and ancillary degrees of freedom. At periodic intervals, the ancillary system is reset to its initial state. For infinitesimally short reset times, the dynamics can be approximated by a Lindbladian whose steady state is the target state. For finite reset times, however, the spin chain and the ancilla become entangled between reset operations. To evaluate the performance of the protocol, we employ Matrix Product State simulations and quantum trajectory techniques, focusing on the preparation of the spin-1 Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki state. Our analysis considers convergence time, fidelity, and energy evolution under different reset intervals. Our numerical results show that ancilla system entanglement is essential for faster convergence. In particular, there exists an optimal reset time at which the protocol performs best. Using a simple approximation, we provide insights into how to optimally choose the mapping operators applied to the system during the reset procedure. Furthermore, the protocol shows remarkable resilience to small deviations in reset time and dephasing noise. Our study suggests that stroboscopic maps using quantum resetting may offer advantages over alternative methods, such as quantum reservoir engineering and quantum state steering protocols, which rely on Markovian dynamics.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, フラストレーションのない親ハミルトニアンの基底状態を作成するために, 周期量子リセットを組み込んだプロトコルの有効性について検討する。 このプロトコルはステアリングハミルトニアンを使用し、システムと補助的な自由度の間の局所的な結合を可能にする。 周期的な間隔で、補助システムは初期状態にリセットされる。 無限小のリセット時間の場合、ダイナミクスは定常状態が目標状態であるリンドブラジアンによって近似することができる。 しかし、有限リセット時間では、スピンチェーンとアンシラはリセット操作の間に絡み合う。 本プロトコルの性能を評価するために,spin-1 affleck-kennedy-lieb-tasaki状態の生成に着目し,行列積状態シミュレーションと量子軌道手法を用いた。 我々の分析は、異なるリセット間隔下での収束時間、忠実度、エネルギー進化を考察する。 その結果,より高速な収束にはアンシラ系の絡み合いが不可欠であることが判明した。 特に、プロトコルが最高に動作する最適なリセット時間が存在する。 単純な近似を用いて、リセット手順中にシステムに適用されるマッピング演算子を最適に選択する方法に関する洞察を提供する。 さらに, 本プロトコルは, リセット時間やノイズの低減に対して顕著な回復力を示す。 本研究は,量子リセットを用いたストロボスコープマップが,マルコフ力学に依存する量子貯留層工学や量子状態ステアリングプロトコルといった代替手法よりも優れていることを示唆する。

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