論文の概要: Probing Entanglement Scaling Across a Quantum Phase Transition on a Quantum Computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.18602v1
- Date: Tue, 24 Dec 2024 18:56:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-25 15:54:36.801877
- Title: Probing Entanglement Scaling Across a Quantum Phase Transition on a Quantum Computer
- Title（参考訳）: 量子コンピュータ上での量子相転移におけるエンタングルメントのスケーリング
- Authors: Qiang Miao, Tianyi Wang, Kenneth R. Brown, Thomas Barthel, Marko Cetina,
- Abstract要約: 強相関量子物質の研究は、次元と複雑な絡み合い構造のために困難である。
完全連結型イオン量子コンピュータ上にホログラムサブシステムトモグラフィーを実装した。
サブシステムエンタングルメントエントロピーの臨界度における対数法則のスケーリングを初めて実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.856143504551289
- License:
- Abstract: The investigation of strongly-correlated quantum matter is challenging due to the curse of dimensionality and complex entanglement structures. This complexity is especially pronounced in the vicinity of continuous quantum phase transitions, where quantum fluctuations occur on all length scales. While quantum simulators give well-controlled access to strongly-correlated systems, the study of critical systems has been hampered by strong finite-size effects caused by diverging correlation lengths, and there has been limited progress on methods to probe many-body entanglement due to restrictions in measurement protocols. We address these challenges by using the multiscale entanglement renormalization ansatz (MERA) and implementing a holographic subsystem tomography on a fully-connected trapped-ion quantum computer. Our method accurately represents infinite systems and long-range correlations with few qubits, enabling the efficient extraction of observables and entanglement properties also at criticality. We observe a quantum phase transitions with spontaneous symmetry breaking and reveal the evolution of entanglement measures across the critical point. For the first time, we demonstrate log-law scaling of subsystem entanglement entropies at criticality on a digital quantum computer. This demonstrates the potential of MERA for a practicable investigation of strongly-correlated many-body systems on quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 強相関量子物質の研究は、次元と複雑な絡み合い構造の呪いのために困難である。
この複雑さは、全ての長さスケールで量子ゆらぎが発生する連続量子相転移の近傍で特に顕著である。
量子シミュレーターは強相関系へのアクセスをよく制御するが、臨界系の研究は相関長のばらつきによる強い有限サイズ効果によって妨げられ、測定プロトコルの制約による多体絡みの探査方法が制限されている。
マルチスケール・エンタングルメント・リノベーション・アンサッツ(MERA)とホログラフィック・サブシステム・トモグラフィーを実装することで,これらの課題に対処する。
本手法は, 量子ビット数が少ない無限系と長距離相関を正確に表現し, 可観測物や絡み合い特性の効率的な抽出を可能にする。
自然対称性の破れを伴う量子相転移を観測し、臨界点を横断する絡み合い測度の進化を明らかにする。
デジタル量子コンピュータ上で,サブシステムエンタングルメントエントロピーの臨界度における対数法則スケーリングを初めて実証した。
このことは、量子コンピュータ上での強い相関関係を持つ多体系の実践可能な調査のためのMERAの可能性を示す。
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