Google Quantum AI and Collaborators

الملخص

تُعرَّف ديناميات الأنظمة الكمية متعددة الجسيمات بمتغيرات كمومية تُستخلص من دوال الارتباط المُقاسة عند نقاط منفصلة في الفضاء والزمن¹،²،³. ومع ذلك، في الديناميات التي تُولّد التشابك بسرعة، تصبح المتغيرات الكمومية عادةً غير حساسة للتفاصيل المتعلقة بالديناميات الأساسية عند الزمن الطويل نتيجة لتأثيرات التشتت (scrambling). ولتجاوز هذه القيود وتمكين الوصول إلى الديناميات ذات الصلة في الأنظمة التجريبية، تم تنفيذ نُظم إعادة التمديد الزمني بشكل ناجح⁴. في هذه الدراسة، نقوم بقياس تجريبي لدوال الارتباط الخارجة عن الترتيب الزمني من الدرجة الثانية (OTOC(2))⁵،⁶،⁷،⁸،⁹،¹⁰،¹¹،¹²،¹³،¹⁴،¹⁵،¹⁶،¹⁷،¹⁸ على معالج كمي فائق التوصيل، ونجد أنها تبقى حساسة للديناميات الأساسية حتى على مقاييس زمنية طويلة. علاوة على ذلك، يُظهر OTOC(2) وجود ترابطات كمومية في نظام كمي متعدد الجسيمات متشابك بشكل كبير، وهي ترابطات غير قابلة للوصول إليها دون استخدام تقنيات إعادة التمديد الزمني. وقد تم إثبات ذلك من خلال بروتوكول تجريبي يقوم بتعشيق مراحل التماثل لسلسلة باولي في الصورة الهيزنبرغية عن طريق إدراج عمليات باولي أثناء التطور الكمي. وقد أُظهر أن القيم المقاسة لـ OTOC(2) تتغير بشكل كبير نتيجة لهذا البروتوكول، مما يكشف عن تداخل بناء بين سلاسل باولي التي تشكل حلقات كبيرة في فضاء التكوين. كما أن آلية التداخل المُلاحظة هذه تعطي OTOC(2) درجات عالية من التعقيد في المحاكاة الكلاسيكية. وتُشير هذه النتائج، مضافًا إليها القدرة المميزة لـ OTOC(2) على كشف تفاصيل مفيدة حول الديناميات الكمومية، كما تم توضيح ذلك من خلال مثال تعلم الهاملتوني، إلى مسار عملي لتحقيق الميزة الكمومية التطبيقية.