78量子ビットプロセッサのランダムな多極ドライビングによるプレサーマライゼーション

科学分野:

• 量子シミュレーションによる量子シミュレーション
• 非均衡の多体物理学
• 量子情報科学とは,量子情報科学である.

背景:

• 時間に依存するドライブは,エキゾチックな非均衡現象の探索を可能にします.
• ドライブの誘発による加熱は,通常,量子システムを不安定にします.
• 周期 (フロッケット) ドライブは,高周波モードでは加熱を抑制することができます.

研究 の 目的:

• 非周期的に駆動された量子システムにおける加熱抑制を調査する.
• 熱前相を実験的に観察し,特徴づけること.
• 熱前寿命のチューナビリティとスケーリング法則を探求する.

主な方法:

• 78キビット超伝導量子プロセッサ (チュアンツー2.0) を利用した.
• 調節可能な加熱率を持つ構造化されたランダムプロトコルを使用した.
• 測定された粒子の不均衡とサブシステムの絡み込みエントロピーは,1000回の運転サイクルにわたって測定されました.
• 異なるサブシステムで量子状態トモグラフィーを実行しました.

主要な成果:

• 長期にわたる熱前段階と熱前高原を観測した.
• 証明された"二重調節可能な"前熱寿命 (周波数および多極順序による).
• 普遍的なスケーリング指数 2n+1.1 に従って,周波数とともに,熱前寿命の代数学的増加が見つかりました.
• 観測された非均一な空間的な絡み合いと,面積から体積法則のスケーリングへのクロスオーバー.
• クラシックシミュレーションの能力を超えたダイナミクスを研究した.

結論:

• 超伝導量子プロセッサは,非均衡物理学の研究のための強力なプラットフォームです.
• 観測された現象とスケーリング法則は,駆動量子システムを理解するために重要である.
• この研究は,複雑な量子体制における普遍的なスケーリング法則の探索への道を開きます.