• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Tillgång till kryptering i kvantsystem med hjälp av matrisproduktoperatörer

    Skiss över den framväxande ljuskonen och förträngningsstrukturen hos lokala Heisenberg -operatörer i tensornätverk. Upphovsman:Xu &Swingle.

    Inom kvantfysik, scrambling är spridningen av kvantinformation över ett komplext kvantsystem, till exempel kaotiska kvantkroppssystem. Denna process kan göra kvantinformation svår eller omöjlig att komma åt, särskilt när man använder enkla och konventionella fysikmetoder.

    Scrambling kan mätas med hjälp av tidsbeställda korrelatorer (OTOC), som är mått på kvantkaos kopplat till tillväxten av Heisenberg -operatörer. Forskare vid University of Maryland har nyligen introducerat en ny metod för att beräkna OTOC för lokala operatörer i 1-D-system. Den här metoden, presenteras i ett papper publicerat i Naturfysik , kan i slutändan användas för att studera kryptering i komplexa kvantsystem.

    "Den grundläggande frågan som vi försökte förstå är hur kaos sprider sig i rymden i kvantsystem, "Brian Swingle, en av forskarna som genomförde studien, berättade för Phys.org. "Tänk på experimentet med fjärilseffekten - vi ville veta:om en fjäril klappar med vingarna, hur snabbt sprids den störningen i rymden? Vi ville förstå detta specifikt i samband med kvantsystem som består av många partiklar. "

    Tidigare studier som undersökte hur kaos sprider sig i rymden inom kvantsystem samlade flera intressanta observationer, måla ett intressant men ganska komplext landskap av möjliga beteenden. Många av dessa studier, dock, var baserade på speciella antaganden och det gör det svårare att avgöra i vilken utsträckning deras slutsatser kan generaliseras till andra system.

    I deras studie, Swingle och hans kollega Shenglong Xu gav sig ut för att undersöka vilka beteenden som avslöjats i tidigare studier är generiska för alla kvantsystem. De hoppades också att förstå hur man kan tänka på landskapet av möjligheter som förekommer i olika specialsystem.

    "För att ta reda på vad det generiska beteendet var, vi behövde en metod för att beräkna OTOC i generiska system, "Swingle sa." En sådan metod skulle behöva använda någon generisk egenskap hos OTOC i lokala system. "

    Forskarnas idé var att använda ljussegenskapen hos kvantsystem, vilket innebär att utanför den expanderande konen av inflytande som härrör från den metaforiska fjärilens vingflik, systemet störs knappast. Med andra ord, utanför "fjärilskonen" är effekten av fjärilen liten.

    Inom kvantmekanik, handlingar representeras som operatörer och den lilla effekten av en given effekt leder till enkelheten hos operatören. Utnyttja denna enkelhet, Swingle och Xu kunde representera operatören på ett beräkningsmässigt användbart sätt (dvs. som en 'matrisproduktoperatör'), för att kunna utföra de beräkningar som krävs för att få tillgång till kryptering.

    "Det finns två viktiga prestationer i vår studie, "Swingle sa." Först, vi utarbetade en teoretisk ram för att klassificera olika möjliga beteenden hos OTOC. Denna ram var tillräckligt generell för att inkludera alla tidigare kända exempel. Andra, vi formulerade en allmän metod för att beräkna OTOC, en metod som kan gå utöver tidigare beräkningar. "

    Swingle och Xu har redan använt sin metod för att beräkna OTOC för lokala operatörer för att studera olika generiska system. Intressant, de fann att flera av dessa system passar in i deras teoretiska ramverk. I en uppföljningsstudie som presenteras i Fysisk granskning X , forskarna använde också sin metod för att samla bevis för att OTOC i generiska kaotiska system har ett universellt beteende.

    "Vi har följt upp detta arbete genom att tillämpa vår teknik på flera olika system som studeras i bordsförsök runt om i världen, "Swingle sa." Vi generaliserar nu också tillvägagångssättet för att inkludera nya typer av effekter, inklusive att studera system vid låg temperatur där kaosets spridningshastighet tenderar att bromsa. "

    © 2019 Science X Network

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com