We determine the computational power of isometric tensor network states (isoTNS), a variational ansatz originally developed to numerically find and compute properties of gapped ground states and topological states in two dimensions. By mapping 2D isoTNS to 1+1D unitary quantum circuits, we find that computing local expectation values in isoTNS is $\textsf{BQP}$-complete. We then introduce injective isoTNS, which are those isoTNS that are the unique ground states of frustration-free Hamiltonians, and which are characterized by an injectivity parameter $\delta\in(0,1/D]$, where $D$ is the bond dimension of the isoTNS. We show that injectivity necessarily adds depolarizing noise to the circuit at a rate $\eta=\delta^2D^2$. We show that weakly injective isoTNS (small $\delta$) are still $\textsf{BQP}$-complete, but that there exists an efficient classical algorithm to compute local expectation values in strongly injective isoTNS ($\eta\geq0.41$). Sampling from isoTNS corresponds to monitored quantum dynamics and we exhibit a family of isoTNS that undergo a phase transition from a hard regime to an easy phase where the monitored circuit can be sampled efficiently. Our results can be used to design provable algorithms to contract isoTNS. Our mapping between ground states of certain frustration-free Hamiltonians to open circuit dynamics in one dimension fewer may be of independent interest.


翻译:我们确定了等距张量网络态(isoTNS)的计算能力,这是一种最初为数值求解二维有能隙基态和拓扑态及其性质而发展的变分拟设。通过将二维isoTNS映射到1+1维幺正量子电路,我们发现计算isoTNS中的局域期望值是完全BQP问题。我们随后引入了单射isoTNS,即那些作为无阻挫哈密顿量的唯一基态的isoTNS,其特征由单射参数$\delta\in(0,1/D]$刻画,其中$D$是isoTNS的键维数。我们证明单射性必然以速率$\eta=\delta^2D^2$向电路引入去极化噪声。我们展示了弱单射isoTNS(小$\delta$)仍然完全属于BQP,但对于强单射isoTNS($\eta\geq0.41$),存在一种有效的经典算法来计算局域期望值。从isoTNS采样对应于受监测的量子动力学,我们展示了一族isoTNS经历从困难相到易相(其中受监测电路可被高效采样)的相变。我们的结果可用于设计可验证的isoTNS收缩算法。将某些无阻挫哈密顿量的基态映射到低一维度的开放电路动力学这一结论可能具有独立的研究意义。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
专知会员服务
30+阅读 · 2021年2月17日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
详述DeepMind wavenet原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
12+阅读 · 2017年6月26日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月25日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月23日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:00
21世纪的无人机战争
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:05
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:51
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
详述DeepMind wavenet原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
12+阅读 · 2017年6月26日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员