量子混沌与量子计算机

对标准通用量子计算机模型进行了分析与数值研究，确定了由缺陷与残余 qubit 间耦合所诱发的量子混沌出现的边界。此现象出现于无外部退相干的孤立量子计算机中。量子混沌的发生导致量子计算机硬件熔毁、强量子熵增长以及计算机可操作性的破坏。确定了量子混沌与遍历性发展的时间尺度。尽管该现象对量子计算相当危险，但表明 qubit 间耦合的量子混沌边界比量子计算机本征态间的能级间距指数级更大，且仅随 qubit 数 n 线性下降。结果，计算机理想的多数 qubit 结构对缺陷仍相当鲁棒。这为量子计算机的可能实现开辟了广阔的参数区域。所得结果关联于近期对原子核、复杂原子与分子、有限费米系统及量子自旋玻璃碎片等多体系统中量子混沌的研究，本文亦对此作了评述。