論文の概要: Preparing symmetry broken ground states with variational quantum
algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.01582v2
- Date: Wed, 15 Jul 2020 08:04:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-11 18:34:01.659514
- Title: Preparing symmetry broken ground states with variational quantum
algorithms
- Title（参考訳）: 変分量子アルゴリズムによる対称性崩壊状態の生成
- Authors: Nicolas Vogt, Sebastian Zanker, Jan-Michael Reiner, Thomas Eckl, Anika
Marusczyk, Michael Marthaler
- Abstract要約: 固体物理学では、相互作用する電子系の正しい対称性の破れた基底状態を見つけることが中心的な課題の一つである。
本研究では, 正しい対称性を持つ状態を見つけるために設計された変分ハミルトンアンサッツ(VHA)の3つの変分について論じる。
計算にはゲートベースの量子コンピュータをシミュレートし、アルゴリズムに対する雑音の強調効果も考慮する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.559239450391449
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: One of the most promising applications for near term quantum computers is the
simulation of physical quantum systems, particularly many-electron systems in
chemistry and condensed matter physics. In solid state physics, finding the
correct symmetry broken ground state of an interacting electron system is one
of the central challenges. The Variational Hamiltonian Ansatz (VHA), a
variational hybrid quantum-classical algorithm especially suited for finding
the ground state of a solid state system, will in general not prepare a broken
symmetry state unless the initial state is chosen to exhibit the correct
symmetry. In this work, we discuss three variations of the VHA designed to find
the correct broken symmetry states close to a transition point between
different orders. As a test case we use the two-dimensional Hubbard model where
we break the symmetry explicitly by means of external fields coupling to the
Hamiltonian and calculate the response to these fields. For the calculation we
simulate a gate-based quantum computer and also consider the effects of
dephasing noise on the algorithms. We find that two of the three algorithms are
in good agreement with the exact solution for the considered parameter range.
The third algorithm agrees with the exact solution only for a part of the
parameter regime, but is more robust with respect to dephasing compared to the
other two algorithms.
- Abstract（参考訳）: 短期量子コンピュータの最も有望な応用の1つは、物理量子系のシミュレーション、特に化学や凝縮体物理学における多電子系である。
固体物理学において、相互作用する電子系の正しい対称性の崩壊状態を見つけることは大きな課題の1つである。
特に固体系の基底状態を見つけるのに適した変分ハイブリッド量子古典アルゴリズムである変分ハミルトンアンサッツ(VHA)は、一般に、初期状態が正しい対称性を示すために選択されない限り、壊れた対称性状態を作成しない。
本稿では、異なる順序間の遷移点に近い正確な対称性状態を見つけるために設計されたVHAの3つのバリエーションについて論じる。
テストケースとして、2次元ハバードモデルを用いて、ハミルトニアンへの外部場結合により対称性を明示的に破り、これらの場に対する応答を計算する。
計算にはゲートベースの量子コンピュータをシミュレートし、アルゴリズムに対する雑音の強調効果も考慮する。
3つのアルゴリズムのうちの2つは、パラメータ範囲の正確な解とよく一致している。
第3のアルゴリズムは、パラメータレジームの一部のみの厳密な解と一致するが、他の2つのアルゴリズムに比べて強調に関してより頑健である。
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