Skip to main content
Fachgebiete
Automobil + Motoren Bauwesen + Immobilien Business IT + Informatik Elektrotechnik + Elektronik Energie + Nachhaltigkeit Finance + Banking Management + Führung Marketing + Vertrieb Maschinenbau + Werkstoffe Versicherung + Risiko
DE
EN
Themenseiten
Organisationspsychologie Projektmanagement Marketing Smart Manufacturing
Bücher
Zeitschriften
Weitere Formate
Podcasts Webinare Technik Webinare Wirtschaft Kongresse Veranstaltungskalender Awards
Jetzt Einzelzugang starten
Zugang für Unternehmen
Referenzkunden
MTZ-Fachkongress

Antriebe und Energiesysteme von morgen


Austausch von Automobil- und Energiewirtschaft

Am 14./15. Mai geht es in Chemnitz um die Mobilitätswende durch Elektro- und Wasserstofffahrzeuge.
Erweiterte Suche
Anmelden
nach oben
Quantum Information Processing
Erschienen in: Quantum Information Processing 7/2021

01.07.2021

Quantum-to-classical transition via quantum cellular automata

verfasst von: Pedro C. S. Costa

Erschienen in: Quantum Information Processing | Ausgabe 7/2021

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

A quantum cellular automaton (QCA) is an abstract model consisting of an array of finite-dimensional quantum systems that evolves in discrete time by local unitary operations. Here, we propose a simple coarse-graining map, where the spatial structure of the QCA is merged into effective ones. Starting with a QCA that simulates the Dirac equation, we apply this coarse-graining map recursively until we get its effective dynamics in the semiclassical limit, which can be described by a classical cellular automaton. We show that the emergent-effective result of the former microscopic discrete model converges to the diffusion equation and to a classical transport equation under a specific initial condition. Therefore, QCA is a good model to validate the quantum-to-classical transition.
Vorheriger Artikel Connectivity matrix model of quantum circuits and its application to distributed quantum circuit optimization
Nächster Artikel Process tomography of robust dynamical decoupling with superconducting qubits

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren
Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
2.
Avalle, M., Serafini, A.: Noisy quantum cellular automata for quantum versus classical excitation transfer. Phys. Rev. Lett. 112, 170403 (2014)ADSCrossRef
3.
Berry, S.D., Wang, J.B.: Two-particle quantum walks: entanglement and graph isomorphism testing. Phys. Rev. A 83, 042317 (2011)ADSCrossRef
4.
Brennen, G.K., Rohde, P., Sanders, B.C., Singh, S.: Multiscale quantum simulation of quantum field theory using wavelets. Phys. Rev. A 92, 032315 (2015)ADSCrossRef
5.
Chen, H.-B., Lo, P.-Y., Gneiting, C., Bae, J., Chen, Y.-N., Nori, F.: Quantifying the nonclassicality of pure dephasing. Nat. Commun. 10(1), 1–9 (2019)CrossRef
6.
Correia, P.S.: Spin-entanglement wave in a coarse-grained optical lattice. Phys. Rev. A 100, 022334 (2019)ADSCrossRef
7.
Correia, P.S., Obando, P.C., Vallejos, R.O., de Melo, F.: Macro-to-micro quantum mapping and the emergence of nonlinearity (2020)
8.
Costa, P.C.S., de Melo, F., Portugal, R.: Multiparticle quantum walk with a gaslike interaction. Phys. Rev. A 100, 042320 (2019)ADSCrossRef
9.
Costa, P.C.S., Portugal, R., de Melo, F.: Quantum walks via quantum cellular automata. Quantum Inf. Process. 17(9), 226 (2018)ADSMathSciNetCrossRef
10.
Costa, P.C.S., de Melo, F.: Coarse graining of partitioned cellular automata. J. Cell. Autom. 15, 305–331 (2020)MathSciNet
11.
Dirac, P.A.M.: The quantum theory of the electron. Proc. R. Soc. Lond. Ser. A Contain. Pap. Math. Phys. Charact. 117(778), 610–624 (1928)ADSMATH
12.
Duarte, C.: Compatibility between agents as a tool for coarse-grained descriptions of quantum systems. J. Phys. A 53(39), 395301 (2020)MathSciNetCrossRef
13.
Duarte, C., Amaral, B., Cunha, M.T., Leifer, M.: Investigating coarse-grainings and emergent quantum dynamics with four mathematical perspectives (2020). arXiv:2011.10349
14.
Duarte, C., Carvalho, G.D., Bernardes, N.K., de Melo, F.: Emerging dynamics arising from coarse-grained quantum systems. Phys. Rev. A 96, 032113 (2017)ADSCrossRef
15.
Ehrenfest, P., Ehrenfest, T.: The Conceptual Foundations of the Statistical Approach in Mechanics. Courier Corporation, North Chelmsford (1990)MATH
16.
Israeli, N., Goldenfeld, N.: Coarse-graining of cellular automata, emergence, and the predictability of complex systems. Phys. Rev. E 73, 026203 (2006)ADSMathSciNetCrossRef
17.
Jeong, H., Lim, Y., Kim, M.S.: Coarsening measurement references and the quantum-to-classical transition. Phys. Rev. Lett. 112, 010402 (2014)ADSCrossRef
18.
Kabernik, O.: Quantum coarse graining, symmetries, and reducibility of dynamics. Phys. Rev. A 97, 052130 (2018)ADSCrossRef
19.
Kadanoff, L.P.: Scaling laws for ising models near. Phys. Phys. Fiz. 2, 263–272 (1966)MathSciNet
20.
Kofler, J., Brukner, Č.: Conditions for quantum violation of macroscopic realism. Phys. Rev. Lett. 101, 090403 (2008)ADSCrossRef
21.
Mermin, N.D.: Quantum mechanics vs local realism near the classical limit: a bell inequality for spin $s$. Phys. Rev. D 22, 356–361 (1980)ADSMathSciNetCrossRef
22.
Mlodinow, L., Brun, T.A.: Discrete spacetime, quantum walks, and relativistic wave equations. Phys. Rev. A 97, 042131 (2018)ADSMathSciNetCrossRef
23.
24.
Qin, X., Ke, Y., Guan, X., Li, Z., Andrei, N., Lee, C.: Quantum walks of two interacting particles in one dimension (2014). arXiv:1402.3349
25.
Schlosshauer, M.: The quantum-to-classical transition and decoherence (2014). arXiv:1404.2635
26.
Toffoli, T., Margolous, N.: Cellular Automata Machines. MIT Press Series in Scientific Computation. MIT Press, Cambridge (1985)
27.
Veeren, I., de Melo, F.: Entropic uncertainty relations and the quantum-to-classical transition. Phys. Rev. A 102, 022205 (2020)ADSMathSciNetCrossRef
28.
Wang, T., Ghobadi, R., Raeisi, S., Simon, C.: Precision requirements for observing macroscopic quantum effects. Phys. Rev. A 88, 062114 (2013)ADSCrossRef
29.
30.
Wolf-Gladrow, D.A.: Lattice-Gas Cellular Automata and Lattice Boltzmann Models: An Introduction. Springer, Berlin (2000)CrossRef
Metadaten
Titel
Quantum-to-classical transition via quantum cellular automata
verfasst von
Pedro C. S. Costa
Publikationsdatum
01.07.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Quantum Information Processing / Ausgabe 7/2021
Print ISSN: 1570-0755
Elektronische ISSN: 1573-1332
DOI
https://doi.org/10.1007/s11128-021-03175-0

Weitere Artikel der Ausgabe 7/2021

Quantum Information Processing 7/2021 Zur Ausgabe

OriginalPaper

Preparation of three-atom GHZ states based on deep reinforcement learning

OriginalPaper

Quantum walks on Sierpinski gasket and Sierpinski tetrahedron

OriginalPaper

Quantum key distribution with PRF(Hash, Nonce) achieves everlasting security

OriginalPaper

Zero entries in multipartite product unitary matrices

OriginalPaper

Cellular automaton simulation of the quantum Hotelling game with reservation cost

OriginalPaper

Quantum secure multi-party summation protocol based on blind matrix and quantum Fourier transform

Neuer Inhalt

    Bildnachweise