Observation of a non-Hermitian supersonic mode on a trapped-ion quantum computer
Notice bibliographique
Résumé
Quantum computers have long been anticipated to excel in simulating quantum many-body physics. While most previous work has focused on Hermitian physics, we demonstrate the power of variational quantum circuits for resource-efficient simulations of dynamical and equilibrium physics in non-Hermitian systems, revealing new phenomena beyond standard Hermitian quantum machines. Using a variational quantum compilation scheme for fermionic systems, we reduce gate count, save qubits, and eliminate the need for postselection, a major challenge in simulating non-Hermitian dynamics via standard Trotterization. Experimentally, we observed a supersonic mode in the connected density-density correlation function on an $ n = 18 $ fermionic chain after a non-Hermitian, locally interacting quench, which would otherwise be forbidden by the Lieb-Robinson bound in a Hermitian system. Additionally, we investigate sequential quantum circuits generated by tensor networks for ground state preparation, here defined as the eigenstate with the lowest real part eigenvalue, using a variance minimization scheme. Through a trapped-ion implementation on the Quantinuum H1 quantum processor, we accurately capture correlation functions and energies across an exceptional point on a dissipative spin chain up to length $ n = 20 $ using only 3 qubits. Motivated by these advancements, we provide an analytical example demonstrating that simulating single-qubit non-Hermitian dynamics for $Θ(\log(n))$ time from certain initial states is exponentially hard on a quantum computer, offering insights into the opportunities and limitations of using quantum computation for simulating non-Hermitian physics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».