Entanglement Detection and Characterization of Topological States

拓扑态的纠缠检测和表征

基本信息

批准号：
19F19326
负责人：
NORI FRANCO
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-11-08 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

We studied several emergent phenomena in quantum many-body systems from the perspective of quantum information. We theoretically studied topological phases in perturbed toric codes using quantum Fisher information (QFI). We showed thermalization and disorder-assisted stabilization of topological order after a quantum quench. We studied the 2D toric code at finite temperatures and showed that topological order cannot survive. Using a 19-qubit superconducting (SC) circuit, we generated and characterized multi-qubit entangled states. With 10 qubits, we measured the nonlinear squeezing parameter that had never been measured before. With all 19 qubits, we observed a metrological gain of 9.89 dB over the standard quantum limit, indicating a high level of entanglement for quantum-enhanced estimation sensitivity. We employed a 1D 12-qubit SC circuit to identify regimes of strong and weak thermalization with different states. Using a ladder-type SC circuit, we simulated both the XX-ladder and XX-chain models. We signaled thermalization and information scrambling in the XX ladder, which are absent in the XX chain. We realized a deterministic one-way C-not gate and one-way X rotations on IBM’s quantum-computing platform. We used multipartite entanglement to detect dynamical phase transitions using 16 SC qubits. We demonstrated the engineering of multiple dissipative channels by controlling adjacent nuclear spins of a NV center and observed the QFI’s flows to and from the environment.

从量子信息的角度来看，我们研究了量子多体系统中的几种新兴现象。理论上，我们使用量子渔民信息（QFI）研究了在扰动的曲折代码中的拓扑阶段。我们显示出量子淬火后的拓扑顺序的热疗法和无序辅助稳定。我们在有限的温度下研究了2D复圈代码，并表明拓扑顺序无法生存。使用10 QUBITS的19量超导（SC），我们测量了以前从未测量过的非线性挤压参数。在所有19个量子位的情况下，我们观察到超过标准量子极限的计量学增益为9.89 dB，这表明量子增强估计灵敏度的纠缠较高。我们采用了1d 12克SC回路来确定具有不同状态的强和弱热化状态。使用梯子型SC电路，我们同时模拟了XX-LODDER和XX链模型。我们在XX链中没有XX梯子中签署了热量和信息争夺。我们在IBM的量子计算平台上意识到了确定性的单向C-NOT门和单向X旋转。我们使用多部分纠缠使用16个SC量化来检测动态相变。我们通过控制NV中心的相邻核自旋，并观察到QFI往返环境的流量，证明了多个具有静止通道的工程。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Deterministic one-way logic gates on a cloud quantum computer

DOI：
10.1103/physreva.105.042610
发表时间：
2021-08
期刊：
Physical Review A
影响因子：
2.9
作者：
Zhi-Peng Yang;Huan-Yu Ku;A. Baishya;Yu-Ran Zhang;A. F. Kockum;Yueh-Nan Chen;Fu-li Li;J. Tsai;F. Nori
通讯作者：
Zhi-Peng Yang;Huan-Yu Ku;A. Baishya;Yu-Ran Zhang;A. F. Kockum;Yueh-Nan Chen;Fu-li Li;J. Tsai;F. Nori

Observing nonlinear spin squeezing and entanglement of non-Gaussian states with interconnected superconducting qubits

观察具有互连超导量子位的非高斯态的非线性自旋挤压和纠缠

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shao Lian-He;Zhang Yu-Ran;Luo Yu;Xi Zhengjun;Fei Shao-Ming;Yu-Ran Zhang
通讯作者：
Yu-Ran Zhang

Discrete time crystal in a driven-dissipative Bose-Hubbard model with two-photon processes

具有双光子过程的驱动耗散 Bose-Hubbard 模型中的离散时间晶体

DOI：
10.1103/physreva.105.013710
发表时间：
2022-01
期刊：
Physical Review A
影响因子：
2.9
作者：
Liu Tong;Zhang Yu-Ran;Xu Kai;Cui Jian;Fan Heng
通讯作者：
Fan Heng

Observation of Thermalization and Information Scrambling in a Superconducting Quantum Processor

超导量子处理器中热化和信息加扰的观察

DOI：
10.1103/physrevlett.128.160502
发表时间：
2022
期刊：
Physical Review Letters
影响因子：
8.6
作者：
Qingling Zhu;Zheng-Hang Sun;Ming Gong;Fusheng Chen;Yu-Ran Zhang;Yulin Wu;Yangsen Ye;Chen Zha;Shaowei Li;Shaojun Guo;Haoran Qian;He-Liang Huang;Jiale Yu;Hui Deng;Hao Rong;Jin Lin;Yu Xu;Lihua Sun;Cheng Guo;Na Li;Futian Liang;Cheng-Zhi Peng;Heng Fan;Xiaobo Z
通讯作者：
Xiaobo Z

Quantifying quantum non-Markovianity based on quantum coherence via skew information

通过偏斜信息基于量子相干性量化量子非马尔可夫性