論文の概要: Quantum Computation of Finite-Temperature Static and Dynamical Properties of Spin Systems Using Quantum Imaginary Time Evolution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.03542v1
• Date: Tue, 8 Sep 2020 06:49:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-03 05:20:27.151205
• Title: Quantum Computation of Finite-Temperature Static and Dynamical Properties of Spin Systems Using Quantum Imaginary Time Evolution
• Title（参考訳）: 量子イマジナリー時間進化を用いたスピン系の有限温度静的及び動的特性の量子計算
• Authors: Shi-Ning Sun, Mario Motta, Ruslan N. Tazhigulov, Adrian T. K. Tan, Garnet Kin-Lic Chan, and Austin J. Minnich
• Abstract要約: 我々はスケーラブルな量子アルゴリズムを開発し、量子多体系の有限温度物理を研究する。 我々の研究は、アンザッツ非依存のQITEアルゴリズムが、短期量子デバイス上で様々な有限温度オブザーバブルを計算可能であることを示した。
• 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: Developing scalable quantum algorithms to study finite-temperature physics of quantum many-body systems has attracted considerable interest due to recent advancements in quantum hardware. However, such algorithms in their present form require resources that exceed the capabilities of current quantum computers except for a limited range of system sizes and observables. Here, we report calculations of finite-temperature properties including energies, static and dynamical correlation functions, and excitation spectra of spin Hamiltonians with up to four sites on five-qubit IBM Quantum devices. These calculations are performed using the quantum imaginary time evolution (QITE) algorithm and made possible by several algorithmic improvements, including a method to exploit symmetries that reduces the quantum resources required by QITE, circuit optimization procedures to reduce circuit depth, and error mitigation techniques to improve the quality of raw hardware data. Our work demonstrates that the ansatz-independent QITE algorithm is capable of computing diverse finite-temperature observables on near-term quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 量子多体系の有限温度物理学を研究するためのスケーラブルな量子アルゴリズムの開発は、量子ハードウェアの最近の進歩によって大きな関心を集めている。 しかし、そのようなアルゴリズムは現在の量子コンピュータの能力を超えるリソースを必要とするが、システムのサイズや観測可能な範囲は限られている。 ここでは,5量子IBM量子デバイス上に最大4箇所のスピンハミルトニアンの励起スペクトル,エネルギー,静的および動的相関関数を含む有限温度特性の計算を報告する。 これらの計算はquantum imaginary time evolution (qite)アルゴリズムを用いて行われ、qiteに必要な量子リソースを減らす対称性を利用する方法、回路の深さを減らす回路最適化手順、生のハードウェアデータの品質を改善するエラー緩和技術など、いくつかのアルゴリズムの改善によって可能となった。 我々の研究は、アンザッツ非依存QITEアルゴリズムが、短期量子デバイス上で様々な有限温度オブザーバブルを計算可能であることを示した。

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