利用辅助量子比特实现快速置乱与算子禁闭

我们引入了一个最小模型，用于实现由辅助中心量子比特（c-qubit）介导的快到慢置乱转变。该c-qubit耦合到一个具有局域Ising相互作用和可调c-qubit-自旋耦合的自旋-$1/2$ Ising模型。每个自旋通过c-qubit成为所有其他自旋的次近邻，从而介导有效的全对全相互作用。随着与c-spin相互作用的增强，我们发现了一个令人惊讶的转变：从超弹道置乱与信息增长，连续地过渡到受限制的次弹道纠缠与算子增长。这种缓慢增长出现在中间时间尺度上，其随耦合强度和系统尺寸呈指数延长，表明为对数纠缠增长。我们发现，在慢置乱区中，c-qubit Ising相互作用允许对易算子在全部格点上快速扩展支撑，而与相互作用正交的算子被回波消除。这将局域算子投影到受限子空间中，并阻止了广泛的算子纠缠增长。我们给出了在小系统下基于非平衡、有效无限温度态的精确动力学，并进一步提供了支持所观测到的快速置乱到量子Zeno型交叉的解析早期时间展开。对中心量子比特求迹提供了一种从完整封闭幺正动力学到由含隐藏量子比特自由度的典型自旋链构成的简单开放系统构造的独特转换。