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Prolonging a discrete time crystal by quantum-classical feedback

Camacho, Gonzalo und Fauseweh, Benedikt (2024) Prolonging a discrete time crystal by quantum-classical feedback. Physical Review Research, 6, 033092. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevResearch.6.033092. ISSN 2643-1564.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Kurzfassung

Nonequilibrium phases of quantum matter featuring time crystalline eigenstate order have been realized recently on noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices. While ideal quantum time crystals exhibit collective subharmonic oscillations and spatiotemporal long-range order persisting for infinite times, the decoherence time of current NISQ devices sets a natural limit to the survival of these phases, restricting their observation to a shallow quantum circuit. Here we propose a time-periodic scheme that leverages quantum-classical feedback protocols in subregions of the system to enhance a time crystal signal significantly exceeding the decoherence time of the device. As a case of study, we demonstrate the survival of the many-body localized discrete time crystal phase in the one-dimensional periodically kicked Ising model, accounting for decoherence of the system with an environment. Based on classical simulation of quantum circuit realizations we find that this approach is suitable for implementation on existing quantum hardware and presents a prospective path to simulate complex quantum many-body dynamics that transcend the low depth limit of current digital quantum computers.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/207834/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Prolonging a discrete time crystal by quantum-classical feedback
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Camacho, Gonzalogonzalo.camacho (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fauseweh, BenediktBenedikt.Fauseweh (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:23 Juli 2024
Erschienen in:Physical Review Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Ja
Band:6
DOI:10.1103/PhysRevResearch.6.033092
Seitenbereich:033092
Verlag:American Physical Society
ISSN:2643-1564
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quantum Computation, Quantum Simulation, Quantum Circuits, Open Quantum Systems, Time Crystals
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Quantencomputing-Initiative
DLR - Forschungsgebiet:QC SW - Software
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):QC - ALQU
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie
Institut für Softwaretechnologie > High-Performance Computing
Hinterlegt von: Camacho, Gonzalo
Hinterlegt am:04 Nov 2024 08:31
Letzte Änderung:04 Nov 2024 08:31

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