論文の概要: Ultrafast critical ground state preparation via bang-bang protocols
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.07381v2
- Date: Wed, 22 Jul 2020 01:39:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-10 01:49:25.033604
- Title: Ultrafast critical ground state preparation via bang-bang protocols
- Title(参考訳): バンバンプロトコルによる超高速臨界基底状態形成
- Authors: Luca Innocenti, Gabriele De Chiara, Mauro Paternostro, Ricardo Puebla
- Abstract要約: 外部調整可能なパラメータの2つの異なる値の下での時間進化からなるバンバンプロトコルにより,高忠実度基底状態の準備が可能となることを示す。
本研究では,Landau-ZenerモデルとLipkin-Meshkov-Glickモデルという2つのパラダイムモデルを用いて,そのような手法の性能をベンチマークする。
- 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: The fast and faithful preparation of the ground state of quantum systems is a
challenging task but crucial for several applications in the realm of
quantum-based technologies. Decoherence poses a limit to the maximum
time-window allowed to an experiment to faithfully achieve such desired states.
This is of particular significance in critical systems, where the vanishing
energy gap challenges an adiabatic ground state preparation. We show that a
bang-bang protocol, consisting of a time evolution under two different values
of an externally tunable parameter, allows for a high-fidelity ground state
preparation in evolution times no longer than those required by the application
of standard optimal control techniques, such as the chopped-random basis
quantum optimization. In addition, owing to their reduced number of variables,
such bang-bang protocols are very well suited to optimization purposes,
reducing the increasing computational cost of other optimal control protocols.
We benchmark the performance of such approach through two paradigmatic models,
namely the Landau-Zener and the Lipkin-Meshkov-Glick model. Remarkably, the
critical ground state of the latter model can be prepared with a high fidelity
in a total evolution time that scales slower than the inverse of the vanishing
energy gap.
- Abstract(参考訳): 量子システムの基底状態の高速で忠実な準備は困難な課題であるが、量子ベースの技術の分野ではいくつかの応用に不可欠である。
デコヒーレンス(Decoherence)は、実験が望まれる状態を忠実に達成できる最大タイムウインドウに制限を与える。
これは、消失するエネルギーギャップが断熱的な基底状態形成に挑戦する臨界系において特に重要である。
外部可変パラメータの2つの異なる値の下での時間発展からなるバンバンプロトコルは、チョップ・ランダム基底量子最適化のような標準最適制御技術の適用によって要求されるものよりも、進化時間における高忠実な基底状態生成を可能にする。
加えて、変数の数が少ないため、バンバンプロトコルは最適化目的に非常に適しており、他の最適制御プロトコルの計算コストが増加する。
本研究では,Landau-ZenerモデルとLipkin-Meshkov-Glickモデルという2つのパラダイムモデルを用いて,そのような手法の性能をベンチマークする。
注目すべきことに、後者モデルの臨界基底状態は、消滅するエネルギーギャップの反転よりも遅い全進化時間において高い忠実度で作成することができる。
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