論文の概要: Interacting non-Hermitian edge and cluster bursts on a digital quantum processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.14595v1
- Date: Tue, 18 Mar 2025 18:00:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-20 15:21:46.718207
- Title: Interacting non-Hermitian edge and cluster bursts on a digital quantum processor
- Title（参考訳）: デジタル量子プロセッサにおける非エルミートエッジとクラスターバーストの相互作用
- Authors: Jin Ming Koh, Wen-Tan Xue, Tommy Tai, Dax Enshan Koh, Ching Hua Lee,
- Abstract要約: 非エルミート皮膚効果を持つ損失量子系は、バルクよりもシステムの境界で異常に高い損失を示す。
我々は、空間的に拡張されパターン化されるエッジバーストの相互作用する多体拡張を明らかにする。
我々の研究は、非エルミート凝縮物質物理学のための汎用的なプラットフォームとして、デジタル量子プロセッサを利用するための道を開いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8967538025776645
- License:
- Abstract: A lossy quantum system harboring the non-Hermitian skin effect can in certain conditions exhibit anomalously high loss at the boundaries of the system compared to the bulk, a phenomenon termed the non-Hermitian edge burst. We uncover interacting many-body extensions of the edge burst that are spatially extended and patterned, as well as cluster bursts that occur away from boundaries. Owing to the methodological difficulty and overhead of accurately realizing non-Hermitian dynamical evolution, much less tunable interactions, few experimental avenues in studying the single-particle edge burst have been reported to date and none for many-body variants. We overcome these roadblocks in this study, and present a realization of edge and cluster bursts in an interacting quantum ladder model on a superconducting quantum processor. We utilize a time-stepping algorithm, which implements time-evolution by non-Hermitian Hamiltonians by composing a linear combination of unitaries scheme and product formulae, to assess long-time behavior of the system. We observe signatures of the non-Hermitian edge burst on up to 64 unit cells, and detect the closing of the dissipative gap, a necessary condition for the edge burst, by probing the imaginary spectrum of the system. In suitable interacting regimes, we identify the emergence of spatial patterning and cluster bursts. Beyond establishing these generalized forms of edge burst phenomena, our study paves the way for digital quantum processors to be harnessed as a versatile platform for non-Hermitian condensed-matter physics.
- Abstract（参考訳）: 非エルミート皮膚効果を持つ損失量子系は、一定の条件下では、非エルミートエッジバーストと呼ばれる現象であるバルクよりもシステムの境界で異常に高い損失を示すことができる。
我々は、空間的に拡張されパターン化されたエッジバーストの相互作用する多くのボディ拡張と、境界から離れたクラスタバーストを明らかにする。
非エルミート力学の進化を正確に実現することの方法的困難さとオーバーヘッドにより、調整可能な相互作用ははるかに少なく、単一粒子の縁のバーストを研究するための実験的な方法はほとんど報告されておらず、多体変種については報告されていない。
本研究では,これらの障害を克服し,超伝導量子プロセッサ上での相互作用量子ラグモデルにおけるエッジバーストとクラスタバーストの実現を提案する。
我々は,非エルミート・ハミルトニアンによる時間進化をユニタリスキームと製品公式の線形結合によって実現し,システムの長時間挙動を評価するためのタイムステッピングアルゴリズムを利用する。
最大64個の単位セル上での非エルミートエッジバーストのシグネチャを観察し, システムの虚構スペクトルを探索することにより, エッジバーストに必要条件である消散ギャップの閉鎖を検出する。
適切な相互作用状態において,空間パターンの出現とクラスターバーストの出現を同定する。
これらの一般化されたエッジバースト現象の確立以外にも、我々の研究は、デジタル量子プロセッサを非エルミート凝縮物質物理学のための汎用的なプラットフォームとして活用する方法を開拓している。
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