在 trapped-ion 量子计算机上模拟 Floquet 混乱电路

复杂的量子多体动力学将最初局域的量子信息扩散到整个系统。信息混乱指的是这种过程，其模拟是量子计算的一个有前景的应用。我们在 20 位 trapped-ion 量子处理器上演示了 Hayden-Preskill 恢复协议和用于计算 out-of-time-ordered 相关性（OTOC）的干涉仪协议，以研究经 kicked-Ising 模型的混乱性质。模拟的量子电路具有几何局部结构，表现出纠缠的球形增长，导致电路深度随量子比特数呈线性增长，以确保整个状态被混乱。我们实验上确认了 Hayden-Preskill 恢复协议中信号增长以及 OTOC 在滞后时间衰减的现象。作为所创建混乱电路的应用，我们还通过热纯量子态的思想在实验中演示了局部算子的微观预期值的计算。我们的实验广泛利用了目前可用最高保真度的量子处理器，因此应被视为最先进量子计算机当前水平的基准。