退相干数字量子处理器中的量子临界动力学与涌现普适性

理解噪声如何影响非平衡量子临界动力学,对于基础物理学和实用量子技术的发展都至关重要。尽管量子基布尔-祖雷克(QKZ)机制预言了穿越临界点的淬火过程中会呈现普适标度行为,但真实量子系统表现出的复杂退相干效应可能显著改变这些行为——从改变临界标度到完全抑制它。通过研究非破坏性噪声的特例,该团队首先揭示了退相干如何重塑普适标度规律,并借助自旋链在宽范围噪声强度下的数值模拟验证了这些理论预测。随后,他们在IBM超导处理器上研究了横场伊辛模型中的线性淬火过程(其噪声模型未知)。通过80-120个量子比特的大规模系统,研究人员测量了不同淬火时间下的等时关联函数、缺陷密度和过剩能量。令人惊讶的是,与早期观察到噪声诱导缺陷产生在长时间尺度掩盖普适行为的结论不同,该工作观测到了清晰的标度关系,表明退相干塑造了持久的普适结构。提取的标度指数既不同于理想QKZ预言,也区别于简化噪声模型的理论结果,暗示着一种受噪声影响的新普适性机制的出现。这些发现表明,利用动力学普适标度作为量子硬件的高阶描述指标具有潜在价值,可对传统门级性能指标形成补充。
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提交arXiv: 2025-12-15 09:51

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