数字量子计算机上 Kibble-Zurek 机制的实验验证
量子物理
2022-10-26 v3 统计力学
计算物理
统计计算
摘要
Kibble-Zurek 机制(KZM)刻画了具有对称性破缺的非平衡量子相变的基本物理。KZM 预测了缺陷密度的普适标度幂律,该幂律完全由系统平衡态的临界指数和淬火速率决定。我们在开放获取的 IBM 量子计算机(IBM-Q)上,针对最简单的量子情形——Landau-Zener 演化下的单量子比特——对 KZM 进行了实验检验。我们发现,对于这个简单的单比特模型,实验数据验证了绝热-冲量近似这一 KZM 核心假设对良好隔离的量子比特成立。此外,我们报道了在不同电路环境和拓扑中嵌入的单个量子比特上的大量 IBM-Q 实验,分别阐明了量子比特间串扰以及随量子电路深度增加而增强的退相干效应对 KZM 预言的作用。我们的结果强烈表明,电路深度的增加充当了退相干源,导致实验数据迅速偏离理论幺正预言。
引用
@article{arxiv.2208.01050,
title = {Experimental validation of the Kibble-Zurek Mechanism on a Digital Quantum Computer},
author = {Santiago Higuera-Quintero and Ferney J. Rodríguez and Luis Quiroga and Fernando J. Gómez-Ruiz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.01050},
year = {2022}
}
备注
Main text: 17 pages, 6 figures. Supplementary Material: 4 pages. Version 3: Published version