Onset of Scrambling as a Dynamical Transition in Tunable-Range Quantum Circuits
Onset of Scrambling as a Dynamical Transition in Tunable-Range Quantum Circuits
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可调范围量子电路中作为动态转变的加扰的开始
DOI：
10.1103/prxquantum.4.030325
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
9.7
通讯作者：
Kuriyattil S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kuriyattil S
在快速置乱的多体量子系统中，信息在时间尺度上传播并建立纠缠，该时间尺度随系统大小而几何地增长。这对于理解多体系统的动力学，以及有效地产生纠缠资源态和纠错码具有根本意义。在这项工作中，我们确定了一个动态的转变，标志着在量子电路与不同级别的长程连接的开始加扰。特别是，我们表明，作为不同结构的电路的相互作用范围的函数，三方互信息表现出一个缩放崩溃的临界点之间的两个明确定义的制度不同的动力学行为。我们研究这种过渡分析相关的长程布朗电路模型，并显示如何过渡可以映射到统计力学的长程伊辛模型在一个特定区域的参数空间。这种映射预测平均场临界指数，这是一致的临界指数从克利福德电路数字提取。除了传统的幂律相互作用的系统，我们确定了相同的现象，在确定性的稀疏电路，可以实现在实验中与中性原子阵列。
In a fast-scrambling many-body quantum system, information is spread and entanglement is built up on a time scale that grows logarithmically with the system size. This is of fundamental interest in understanding the dynamics of many-body systems, as well as in efficiently producing entangled resource states and error-correcting codes. In this work, we identify a dynamical transition marking the onset of scrambling in quantum circuits with different levels of long-range connectivity. In particular, we show that as a function of the interaction range for circuits of different structures, the tripartite mutual information exhibits a scaling collapse around a critical point between two clearly defined regimes of different dynamical behavior. We study this transition analytically in a related long-range Brownian-circuit model and show how the transition can be mapped onto the statistical mechanics of a long-range Ising model in a particular region of parameter space. This mapping predicts mean-field critical exponents, which are consistent with the critical exponents extracted from Clifford-circuit numerics. In addition to systems with conventional power-law interactions, we identify the same phenomenon in deterministic sparse circuits that can be realized in experiments with neutral-atom arrays.
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