Quantum circuits beyond definite causality: expressibility, entanglement and unitary invariants (2025)
- Authors:
- Autor USP: FERREIRA, PEDRO COUTINHO AZADO - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCI
- DOI: 10.11606/T.76.2025.tde-28112025-091108
- Subjects: INFORMAÇÃO QUÂNTICA; FÍSICA MODERNA
- Keywords: Bargmann invariant; Circuitos parametrizados; Entangling power; Expressibilidade; Expressibility; Invariante de Bargmann; Parameterized quantum circuit; Quantum switch
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Esta tese investiga as características operacionais de processos quânticos com ordem causal indefinida, com foco particular no quantum switch. Na primeira parte, introduzimos um conjunto de quantificadores (expressibilidade, entangling power e efeito causal médio quântico) para avaliar as capacidades de circuitos com ordem causal indefinida em comparação com seus equivalentes de ordem definida. Através de simulações numéricas, caracterizamos os regimes nos quais circuitos com ordem indefinida exibem melhor desempenho. Na segunda parte, apresentamos uma estrutura geral para estimar invariantes de Bargmann utilizando o quantum switch. Esses invariantes, que capturam propriedades geométricas e algébricas de estados e operadores quânticos, são avaliados por meio de um protocolo que emprega permutações e operações controladas dentro do quantum switch. Mostramos que tanto a parte real quanto a parte imaginária de invariantes de Bargmann de ordem arbitrária podem ser acessadas neste contexto, também apresentamos uma simulação que evita o uso de muitos sistemas auxiliares. Isso estabelece uma ponte entre circuitos com ordem causal indefinida e técnicas já estabelecidas de medição de invariantes, abrindo possibilidades experimentais promissoras. Nossos resultados contribuem para uma compreensão mais ampla das estruturas causais indefinidas como recurso, e ilustram sua relevância em tarefas além da comunicação ou computação, como na caracterização de estados e na otimização decircuitos
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2025
- Data da defesa: 01.10.2025
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
- URL de acesso aberto
- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
-
ABNT
FERREIRA, Pedro Coutinho Azado. Quantum circuits beyond definite causality: expressibility, entanglement and unitary invariants. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-28112025-091108/. Acesso em: 04 dez. 2025. -
APA
Ferreira, P. C. A. (2025). Quantum circuits beyond definite causality: expressibility, entanglement and unitary invariants (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-28112025-091108/ -
NLM
Ferreira PCA. Quantum circuits beyond definite causality: expressibility, entanglement and unitary invariants [Internet]. 2025 ;[citado 2025 dez. 04 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-28112025-091108/ -
Vancouver
Ferreira PCA. Quantum circuits beyond definite causality: expressibility, entanglement and unitary invariants [Internet]. 2025 ;[citado 2025 dez. 04 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-28112025-091108/ - Algoritmos quânticos variacionais
- Expressividade e capacidade de emaranhamento em circuitos de estrutura causal indefinida
- Benchmarking variational quantum eigensolvers for detection of many-body Hamiltonian entangled ground state
- Characterizing randomness in parameterized quantum circuits through expressibility and average entanglement
- Benchmarking variational quantum eigensolvers for entanglement detection in many-body Hamiltonian ground states
- Expressibility, entangling power, and quantum average causal effect for causally indefinite circuits
- Variational-quantum-eigensolver-inspired optimization for spin-chain work extraction
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.76.2025.tde-28112025-091108 (Fonte: oaDOI API)
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