論文の概要: Universal fluctuations and noise learning from Hilbert-space ergodicity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.11971v1
- Date: Mon, 18 Mar 2024 17:09:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-20 19:20:58.340497
- Title: Universal fluctuations and noise learning from Hilbert-space ergodicity
- Title（参考訳）: ヒルベルト空間エルゴディディティからの普遍的ゆらぎと雑音学習
- Authors: Adam L. Shaw, Daniel K. Mark, Joonhee Choi, Ran Finkelstein, Pascal Scholl, Soonwon Choi, Manuel Endres,
- Abstract要約: 近年、エルゴード性という量子概念、すなわち孤立した大域量子状態が利用可能な状態空間を均一に探索することが提案されている。
ここでは、実験的なRydberg量子シミュレータと様々な数値モデルを用いて、このプロセスのシグネチャを観察する。
次に、外部環境と騒々しく相互作用するオープンシステムについて考察する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.55103790558995
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Systems reaching thermal equilibrium are ubiquitous. For classical systems, this phenomenon is typically understood statistically through ergodicity in phase space, but translating this to quantum systems is a long-standing problem of interest. Recently a quantum notion of ergodicity has been proposed, namely that isolated, global quantum states uniformly explore their available state space, dubbed Hilbert-space ergodicity. Here we observe signatures of this process with an experimental Rydberg quantum simulator and various numerical models, before generalizing to the case of a local quantum system interacting with its environment. For a closed system, where the environment is a complementary subsystem, we predict and observe a smooth quantum-to-classical transition in that observables progress from large, quantum fluctuations to small, Gaussian fluctuations as the bath size grows. This transition is universal on a quantitative level amongst a wide range of systems, including those at finite temperature, those with itinerant particles, and random circuits. Then, we consider the case of an open system interacting noisily with an external environment. We predict the statistics of observables under largely arbitrary noise channels including those with correlated errors, allowing us to discriminate candidate error models both for continuous Hamiltonian time evolution and for digital random circuits. Ultimately our results clarify the role of ergodicity in quantum dynamics, with fundamental and practical consequences.
- Abstract（参考訳）: 熱平衡に達するシステムはユビキタスである。
古典系では、この現象は一般に位相空間のエルゴード性を通じて統計的に理解されるが、量子系への変換は長年の関心事である。
最近では、ヒルベルト空間エルゴード性と呼ばれる、孤立した大域量子状態が利用可能な状態空間を均一に探索する、エルゴード性という量子概念が提案されている。
ここでは、実験的なRydberg量子シミュレータと様々な数値モデルを用いて、このプロセスのシグネチャを観察し、その環境と相互作用する局所量子系の場合を一般化する。
環境が相補的なサブシステムである閉系では、観測可能なものは大きな量子的ゆらぎから小さなガウス的ゆらぎへと変化し、浴槽のサイズが大きくなるにつれて、スムーズな量子-古典的遷移を予測および観測する。
この遷移は、有限温度、イテナント粒子を持つもの、ランダム回路を含む幅広い系の定量的レベルにおいて普遍的である。
次に、外部環境とノイズに相互作用するオープンシステムの場合について考察する。
相関誤差を含むほぼ任意のノイズチャネル下で観測可能な天体の統計を予測し、連続的なハミルトン時間進化とディジタルランダム回路の両方において候補誤差モデルを識別する。
最終的に、我々の結果は量子力学におけるエルゴード性の役割を明らかにし、基本的な結果と実践的な結果を得た。
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