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量子储层探测:探索量子多体物理的量子储层计算逆范式

量子物理 2025-06-23 v4 统计力学 强关联电子

摘要

量子储层计算(QRC)是一种受大脑启发的信息处理范式,利用量子系统的自然动力学进行处理。迄今为止,多种量子系统已被用于 QRC,并相应展示了多样的计算能力。本研究提出了一个互补的研究方向:通过其 QRC 框架中的信息处理性能来探测量子系统本身。基于这一概念,我们在此发展了量子储层探测(QRP),即 QRC 的逆扩展。QRP 在物理性质与计算性能之间建立了算子层面的联系。对此对应关系的系统扫描从计算和信息角度揭示了储层系统的内禀量子动力学。QRP 统一了量子信息与量子物质,作为探索量子多体物理各方面的有力工具具有巨大前景。在本研究中,我们具体将其应用于分析一维量子伊辛链中的信息传播。我们证明 QRP 不仅能区分弹道式与扩散式信息传播(反映系统的动力学特征),还能识别系统特定的信息传播通道,这是优于传统方法的明显优势。

关键词

引用

@article{arxiv.2308.00898,
  title  = {Quantum reservoir probing: an inverse paradigm of quantum reservoir computing for exploring quantum many-body physics},
  author = {Kaito Kobayashi and Yukitoshi Motome},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2308.00898},
  year   = {2025}
}

备注

14 pages, 9 figures