Publication

Signatures of a sampling quantum advantage in driven quantum many-body systems

2023
Article
Résumé

A crucial milestone in the field of quantum simulation and computation is to demonstrate that a quantum device can perform a computation task that is classically intractable. A key question is to identify setups that can achieve such goal within current technologies. In this work, we provide formal evidence that sampling bit-strings from a periodic evolution of a unitary drawn from the circular orthogonal ensemble (COE) cannot be efficiently simulated with classical computers. As the statistical properties of COE coincide with a large class of driven analog quantum systems thanks to the Floquet eigenstate thermalization hypothesis, our results indicate the possibility that those driven systems could constitute practical candidates for a sampling quantum advantage. To further support this, we give numerical examples of driven disordered Ising chains and 1D driven Bose-Hubbard model.

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Suprématie quantique
La suprématie quantique, aussi appelée avantage quantique, désigne le nombre de qubits au-delà duquel plus aucun superordinateur classique n'est capable de gérer la croissance exponentielle de la mémoire et la bande passante de communication nécessaire pour simuler son équivalent quantique. Les superordinateurs de 2017 peuvent reproduire les résultats d'un ordinateur quantique de , mais à partir de cela devient physiquement impossible. Le seuil d'environ 50 qubits correspond à la limite théorique de la suprématie quantique.
Simulateur quantique
vignette|Sur cette photo d'un simulateur quantique, les ions sont fluorescents, ce qui indique que les qubits sont tous dans le même état ("1" ou "0"). Dans de bonnes conditions expérimentales, les ions du cristal prennent spontanément une structure triangulaire. Crédit: Britton/NIST vignette|Illustration de ions piégés : Le cœur du simulateur est un cristal de deux dimensions de ions de béryllium (sphères bleues); l'électron ultrapériphériques de chaque ion est un bits quantiques (flèches rouges).
Informatique quantique
L'informatique quantique est le sous-domaine de l'informatique qui traite des calculateurs quantiques et des associés. La notion s'oppose à celle d'informatique dite « classique » n'utilisant que des phénomènes de physique classique, notamment de l'électricité (exemple du transistor) ou de mécanique classique (exemple historique de la machine analytique). En effet, l'informatique quantique utilise également des phénomènes de la mécanique quantique, à savoir l'intrication quantique et la superposition.
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