量子物理学：量子エルゴード性の縁で観測された建設的干渉

量子多体系のダイナミクスは、空間的・時間的に離れた点における相関関数から再構築される量子可観測量（量子オブザーバブル）を特徴としている。しかし、高速のエンタングルメント生成を伴うダイナミクスでは、量子オブザーバブルは一般に、スクランブリング効果に起因して、根底にあるダイナミクスの詳細に対して長時間スケールでは感度を失う。この限界を回避し、実験系で関連するダイナミクスを利用可能にするために、反復的な時間反転プロトコルが実装され、成功を収めている。今回我々は、超伝導量子プロセッサー上で二次の非時間順序相関関数（OTOC⁽²⁾）を実験的に測定し、それが、根底にあるダイナミクスに対して長時間スケールでも感度を維持していることを見いだした。さらに、OTOC⁽²⁾は、時間反転法なしには実現できない、高度にエンタングルした量子多体系において量子相関を示した。これは、量子発展中にパウリ演算子を挿入することによってハイゼンベルク描像におけるパウリ文字列の位相を乱雑化する実験的プロトコルを通じて実証された。測定されたOTOC⁽²⁾の値は、このプロトコルによって大きく変化し、これによって、構成空間で大きなループを形成するパウリ文字列間の建設的干渉が明らかになった。観測された干渉機構はまた、OTOC⁽²⁾に古典的シミュレーションの高度な複雑性も与えている。今回の結果は、ハミルトニアン学習の例を通じて示される通り、OTOC⁽²⁾が量子力学の有用な詳細を解明できることと相まって、実用的な量子優位性への実行可能な道筋を示している。

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