論文の概要: Quantum digital cooling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/1909.10538v3
- Date: Tue, 11 Apr 2023 13:34:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-12 20:18:31.820460
- Title: Quantum digital cooling
- Title（参考訳）: 量子デジタル冷却
- Authors: Stefano Polla, Yaroslav Herasymenko, and Thomas E. O'Brien
- Abstract要約: 自然の冷却に触発されたシミュレーションハミルトンの基底状態のデジタル化法を提案する。
冷水浴は、周期的にリセットされ、非摂動的にシステムに結合される単一の補助量子ビットでシミュレートされる。
弱い結合と強い結合に基づく2つの冷却プロトコルを最適化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We introduce a method for digital preparation of ground states of simulated
Hamiltonians, inspired by cooling in nature and adapted to leverage the
capabilities of digital quantum hardware. The cold bath is simulated by a
single ancillary qubit, which is reset periodically and coupled to the system
non-perturbatively. Studying this cooling method on a 1-qubit system toy model,
we optimize two cooling protocols based on weak-coupling and strong-coupling
approaches. Extending the insight from the 1-qubit system model, we develop two
scalable protocols for larger systems. The LogSweep protocol extends the
weak-coupling approach by sweeping energies to resonantly match any targeted
transition. We test LogSweep on the 1D tranverse-field Ising model,
demonstrating approximate ground state preparation with an error that can be
made polynomially small in the computation time for all three phases of the
system. The BangBang protocol extends the strong-coupling approach, and
exploits a heuristics for local Hamiltonians to maximise the probability of
de-exciting system transitions in the shortest possible time. Although this
protocol does not promise long-time convergence, it allows for a rapid cooling
to an approximation of the ground state, making this protocol appealing for
near-term demonstrations.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,自然の冷却に触発され,ディジタル量子ハードウェアの能力を活用すべく,シミュレーション・ハミルトニアンの基底状態のディジタル合成法を提案する。
冷水浴は、周期的にリセットされ、非摂動的にシステムに結合される単一の補助量子ビットでシミュレートされる。
本手法を1量子系玩具モデル上で検討し,弱い結合と強い結合に基づく2つの冷却プロトコルを最適化する。
1-qubitシステムモデルからの洞察を拡張し、大規模システムのための2つのスケーラブルなプロトコルを開発する。
LogSweepプロトコルは、ターゲットの遷移に共鳴的に一致するエネルギーを網羅することによって、弱い結合アプローチを拡張する。
我々は1D tranverse-field Isingモデル上でLogSweepをテストし、システムの3相すべてに対して計算時間に多項式的に小さい誤差で近似基底状態の準備を実証する。
バンバン・プロトコルは強結合アプローチを拡張し、局所ハミルトニアンのヒューリスティックスを活用し、最も短い時間で脱引用システム遷移の確率を最大化する。
このプロトコルは長期収束を約束しないが、基底状態の近似に対する迅速な冷却を可能にし、このプロトコルは短期的なデモンストレーションにアピールする。
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