Un collisore di quasiparticelle di Hubbard che genera entanglement su un processore quantistico digitale

Abstract degli autori

La diffusione di quasiparticelle offre accesso diretto alle interazioni che governano i sistemi fortemente correlati. In questo lavoro realizziamo l’esperimento di diffusione di quasiparticelle del modello di Fermi-Hubbard su un processore quantistico digitale, facendo collidere un doublon e un holon nella catena a metà riempimento di 21 siti, codificata su 42 qubit del processore ibm_boston. Per la prima volta misuriamo su hardware quantistico la probabilità di trasmissione delle quasiparticelle del modello di Hubbard, in accordo con la matrice di scattering dell’ansatz di Bethe senza parametri liberi. Oltre alle probabilità di diffusione, la collisione genera entanglement sovrapponendo le componenti trasmesse e riflesse, come deduciamo dalla fluttuazione del numero di particelle. In netto contrasto, una collisione di controllo tra due doublon non mostra né dipendenza dall’interazione né fluttuazioni del numero di particelle, come previsto per particelle indistinguibili. Il nostro lavoro dimostra che la capacità di creare a richiesta quasiparticelle con un sapore scelto e di programmarne il moto e le interazioni fa di un processore quantistico digitale un nuovo insieme di strumenti sperimentali per sondare la struttura dell’entanglement generata dalla diffusione di quasiparticelle.