量子计算机上的首次击中时间：追踪与局部监测、拓扑效应和暗态
量子物理
2024-04-11 v2 统计力学
摘要
我们研究了由具有复边权的有向三角图表示的环上的量子行走，并以恒定速率进行监测，直到检测到量子行走者。为此，我们利用穿插了随机测量的幺正动力学记录首次击中时间统计，并在具有中间电路读出选项的IBM量子计算机上实现。与经典击中时间不同，该问题的统计方面取决于我们构建测量路径的方式，我们在实验中量化了这一效应。首先，我们实验验证了理论预测：返回目标态的平均时间是量子化的，在特定采样时间和其他控制参数处出现突然的不连续性，这具有众所周知的拓扑解释。其次，根据初始态、系统参数和测量协议，检测概率可能小于1甚至为零，这与暗态物理相关。返回时间量子化和暗态的出现都与幺正时间演化算符本征值的简并有关。我们得出结论，对于所研究的IBM量子计算机，受监测量子行走的首次击中时间对噪声具有鲁棒性。然而，有限次数的测量会导致展宽效应，从而改变具有无限次测量的渐近理论中的拓扑量子化和手征效应。我们的结果为开发利用量子计算机上测量诱导效应的新型量子行走算法指明了方向。
引用
@article{arxiv.2402.15843,
title = {First Hitting Times on a Quantum Computer: Tracking vs. Local Monitoring, Topological Effects, and Dark States},
author = {Qingyuan Wang and Silin Ren and Ruoyu Yin and Klaus Ziegler and Eli Barkai and Sabine Tornow},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.15843},
year = {2024}
}