Demonstration of a parity-time symmetry breaking phase transition using superconducting and trapped-ion qutrits

Scalable quantum computers hold the promise to solve hard computational problems, such as prime factorization, combinatorial optimization, simulation of many-body physics, and quantum chemistry. While being key to understanding many real-world phenomena, simulation of non-conservative quantum dynamics presents a challenge for unitary quantum computation. In this work, we focus on simulating non-unitary parity-time symmetric systems, which exhibit a distinctive symmetry-breaking phase transition as well as other unique features that have no counterpart in closed systems. We show that a qutrit, a three-level quantum system, is capable of realizing this non-equilibrium phase transition. By using two physical platforms - an array of trapped ions and a superconducting transmon - and by controlling their three energy levels in a digital manner, we experimentally simulate the parity-time symmetry-breaking phase transition. Our results indicate the potential advantage of multi-level (qudit) processors in simulating physical effects, where additional accessible levels can play the role of a controlled environment.Comment: 14 pages, 9 figure

Опыт разработки и применения алгоритма клинико-организационного управления при туберкулезе на региональном уровне

Relevance. The high incidence, prevalence and mortality in tuberculosis determines the relevance of improving clinical and organizational processes in terms of algorithmization. The aim of the study was to develop and evaluate the effectiveness of the clinical and organizational management algorithm for tuberculosis medical care at the regional level. Materials and Methods. The object of the study (2007-2021) were the tuberculosis medical care system of the Sverdlovsk region, Russian Federation. The scientific and methodological bases were Department of Health Organization, Drug Supply, Medical Technologies and Hygiene of the Peoples’ Friendship University of Russia topic SRW № 214791-3-000. The development of the algorithm was carried out on the basis of a scientifically proven universal clinical management system. The epidemiological tuberculosis author data and of Rosstat in the Sverdlovsk region for 2007-2020 were used - general and structural morbidity, prevalence, mortality, as well as the number of 3, 4 and 6 groups of dispensary registration of patients. The efficiency of the algorithm was evaluated by the dynamics of the complex of epidemiological indicators of tuberculosis. Research methods were applied: content analysis, analytical, statistical, comparative, expert. Significance was assessed using the t-White test. Differences in the compared parameters were considered significant at p0.05. Results and Discussion. The effectiveness of the developed algorithm for managing regional tuberculosis medical care, including the components of needs analysis, systematization, automation and telecommunications, interdisciplinary integration, resource provision and performance evaluation, was confirmed by a significant decrease in the Sverdlovsk region for the period 2007-2020 general incidence by 2.05 times (from 119.9 to 51.7 per 100 thousand of the population), the incidence of children 0-14 years old by 1.48 times (from 18.7 to 12.6 per 100 thousand children of the corresponding age), prevalence in the population by 1.8 times (from 258.6 to 143 per 100 thousand of the population) and mortality from tuberculosis by 2.675 times (from 21.4 to 8.02 per 100 thousand of the population) (p0.001). The COVID-19 pandemic (2020-2021) did not worsen the epidemiological situation for tuberculosis in the region. In 2020, an active form of tuberculosis was detected in 2201 people, which is 16 % less than in 2019 (p0.05). The prevalence of epidemiologically dangerous bacillary forms of the disease for the period 2019-2020 decreased by 15.4 %, from 73.2 to 61.9 per 100 thousand population (p0.05). Conclusion. Clinical and organizational management of tuberculosis medical care based on the algorithmization of scientifically evidence processes increases the effectiveness of therapeutic and preventive measures and the social and epidemiological well-being of the population.Актуальность. Высокая заболеваемость, распространенность и смертность при туберкулезе определяет актуальность совершенствования клинико-организационных процессов управления методом алгоритмизации. Цель исследования - разработать, внедрить и оценить эффективность алгоритма клинико-организационного управления противотуберкулезной помощью на уровне региона. Материалы и методы. Объектом исследования (2007-2021 гг.) явилась система противотуберкулезной помощи Свердловской области, база и научно-методическое сопровождение осуществлялось кафедрой организации здравоохранения, лекарственного обеспечения, медицинских технологий и гигиены Российского университета дружбы народов в соответствии с темой НИР № 214791-3-000. Разработку алгоритма осуществляли на основании научно доказанной универсальной системы клинического управления. Использована авторская информация и данные по туберкулезу Росстата по Свердловской области 2007-2020 гг. - структура заболеваемости, распространенности, смертность, а также численность пациентов 3, 4 и 6 групп диспансерного учета. Оценку эффективности алгоритма проводили по динамике комплекса эпидемиологических показателей туберкулеза. Применены методы исследования: контент-анализ, аналитический, статистический, сравнительный, экспертный. Для оценки достоверности применялся критерий t-Уайта. Различия сравниваемых показателей считали достоверными при р < 0,05. Результаты и обсуждение. Эффективность разработанного алгоритма управления региональной противотуберкулезной помощью, включающего компоненты анализа потребности, систематизации, автоматизации и телекоммуникации, междисциплинарной интеграции, ресурсного обеспечения и оценки эффективности, подтверждена достоверным снижением в Свердловской области за период 2007-2020 гг. общей заболеваемости в 2,05 раза (с 119,9 до 51,7 на 100 тыс. населения), заболеваемости детей 0-14 лет в 1,48 раза (с 18,7 до 12,6 на 100 тыс. детей соответствующего возраста), распространенности в популяции в 1,8 раза (с 258,6 до 143 на 100 тыс. населения) и смертности от туберкулеза в 2,675 раза (с 21,4 до 8,02 на 100 тыс. населения) (p < 0,001). Пандемия COVID-19 (2020-2021 гг.) не ухудшила эпидемиологическую ситуацию по туберкулезу в регионе. В 2020 г. активная форма туберкулеза выявлена у 2201 человек, что на 16 % меньше, чем в 2019 г. (р < 0,05). Распространенность эпидемиологически опасных бациллярных форм заболевания за период 2019-2020 гг. снизилась на 15,4 %, с 73,2 до 61,9 на 100 тысяч населения (р < 0,05). Заключение. Клинико-организационное управление противотуберкулезной помощью на основе научно-доказанных процессов алгоритмизации повышает результативность лечебно-профилактических мероприятий и социально-эпидемиологическое благополучие населения