Goldilocks 量子元胞自动机的可积性
量子物理
2026-04-22 v2 统计力学
摘要
Goldilocks 量子元胞自动机 (QCA) 已在量子硬件上进行了模拟，并产生涌现的小世界关联网络。在 Goldilocks QCA 中，对一维链中的每个量子比特应用一个单量子比特酉操作，并受制于一个平衡约束：当且仅当一个量子比特的相邻量子比特处于不同的计算基态时，该量子比特才被更新。我们证明，Goldilocks QCA 的一个子类（包括实验上实现的 QCA）可以映射为自由费米子，因此可以进行经典模拟。我们通过两个证明来支持这一结论：一个涉及 Jordan-Wigner 变换，另一个将可积的六顶点模型映射到 QCA。我们计算了这些 QCA 的局部守恒量，并预测了实验上可测量的期望值。这些计算可用于测试大型数字量子计算机。相比之下，典型的 Goldilocks QCA 具有表明不可积性的平衡性质和准能级统计。尽管如此，后者的每个 QCA 都守恒一个可用于误差缓解的量。我们的工作产生了一个具有可调可积性质的参数化量子线路，可用于测试量子硬件。
引用
@article{arxiv.2404.02994,
title = {Integrability of Goldilocks quantum cellular automata},
author = {Logan E. Hillberry and Lorenzo Piroli and Eric Vernier and Nicole Yunger Halpern and Tomaž Prosen and Lincoln D. Carr},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.02994},
year = {2026}
}
备注
17 pages (4 figures)