論文の概要: Mixed state deep thermalization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.07795v1
• Date: Mon, 12 May 2025 17:45:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-13 20:21:49.526902
• Title: Mixed state deep thermalization
• Title（参考訳）: 混合状態深熱化
• Authors: Xie-Hang Yu, Wen Wei Ho, Pavel Kos,
• Abstract要約: 混合状態射影アンサンブル(MSPE)は、量子多体系の局所領域を記述する混合状態の集合である。 可溶性(1+1)d双対量子回路の進化により生成されるMSPEについて検討する。 本研究では、アンサンブルを構成する状態の量子情報特性、特に量子情報をテレポートする能力について検討する。
• 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: We introduce the notion of the mixed state projected ensemble (MSPE), a collection of mixed states describing a local region of a quantum many-body system, conditioned upon measurements of the complementary region which are incomplete. This constitutes a generalization of the pure state projected ensemble in which measurements are assumed ideal and complete, and which has been shown to tend towards limiting pure state distributions depending only on symmetries of the system, thus representing a new kind of universality in quantum equilibration dubbed deep thermalization. We study the MSPE generated by solvable (1+1)d dual-unitary quantum circuit evolution, and identify the limiting mixed state distributions which emerge at late times depending on the size of the incomplete measurement, which we assume to be lossy, finding that they correspond to certain random density matrix ensembles known in the literature. We also derive the rate of the emergence of such universality. Furthermore, we investigate the quantum information properties of the states composing the ensemble, specifically their capacity to teleport quantum information between the ends of the system. The teleportation fidelity is upper bounded by the quantum conditional entropy, which we find exhibits a sharp transition from zero to maximal when the number of measurements lost matches of that the number of degrees of freedom to be teleported. Our results initiate the first investigation of deep thermalization for mixed state ensembles, which are relevant for present-day quantum simulation experiments wherein measurements are typically not perfect, and also amount to a physical and natural way of sampling from hitherto abstract random density matrix ensembles.
• Abstract（参考訳）: 量子多体系の局所領域を記述する混合状態の集合である混合状態射影アンサンブル(MSPE)の概念を導入する。 これは、測定が理想的で完備であると仮定される純粋状態射影アンサンブルの一般化であり、システムの対称性にのみ依存する純粋状態分布を制限する傾向が示され、そのため、深熱化と呼ばれる量子平衡における新しい種類の普遍性を表す。 可解 (1+1)d 二重単位量子回路の進化によって生じるMSPEについて検討し、不完全測定の大きさによって遅くなる混合状態分布の制限を同定し、文献で知られているランダム密度行列のアンサンブルに対応すると仮定する。 我々はまた、そのような普遍性の出現率も導き出す。 さらに,アンサンブルを構成する状態の量子情報特性,特にシステム終端間で量子情報をテレポートする能力について検討する。 テレポーテーションの忠実度は、量子条件エントロピーによって上限付けられており、これは、測定値の数が、テレポーテーションされる自由度の数と一致しなかったときに、ゼロから最大への急激な遷移を示す。 その結果, 混合状態アンサンブルの深部熱化に関する最初の研究が開始された。これは現代の量子シミュレーション実験に関係しており, 測定は通常完璧ではなく, ヒッヘルト抽象的ランダム密度行列アンサンブルからの物理的, 自然なサンプリング方法である。

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