Indagare la complessità classica degli esperimenti di dinamica quantistica

Abstract degli autori

Una convergenza di lavori recenti ha mostrato che molti circuiti quantistici e molte dinamiche sono simulabili in modo efficiente da algoritmi classici che tracciano informazioni locali, anche quando misure convenzionali della complessità, come l’entanglement e la magia, sono elevate. Qui introduciamo una nuova misura della complessità, la reattività, per descrivere questo nuovo metodo di attacco classico. A differenza delle misure convenzionali della complessità, la reattività non descrive una proprietà di uno stato o di un operatore quantistico preso isolatamente, bensì un esperimento quantistico nel suo complesso. Forniamo evidenze numeriche e rigorose del fatto che gli esperimenti quantistici con bassa reattività sono semplici secondo numerose misure: possono essere simulati classicamente, appresi e sottoposti a fast-forward in modo efficiente. Questo motiva la ricerca di esperimenti quantistici con alta reattività, che potrebbero non presentare queste caratteristiche semplicistiche. A tal fine, introduciamo protocolli sperimentali facili da implementare — denominati spettroscopia dei percorsi di Pauli — che consentono di misurare in modo efficiente la reattività di qualsiasi esperimento quantistico d’interesse. I nostri protocolli sono applicabili anche quando l’esperimento stesso è al di là delle possibilità della simulazione classica.