論文の概要: Observation of separated dynamics of charge and spin in the
Fermi-Hubbard model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.07965v1
- Date: Thu, 15 Oct 2020 18:15:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-29 00:05:16.771801
- Title: Observation of separated dynamics of charge and spin in the
Fermi-Hubbard model
- Title（参考訳）: Fermi-Hubbardモデルにおける電荷とスピンの分離力学の観察
- Authors: Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C. Bardin,
Rami Barends, Andreas Bengtsson, Sergio Boixo, Michael Broughton, Bob B.
Buckley, David A. Buell, Brian Burkett, Nicholas Bushnell, Yu Chen, Zijun
Chen, Yu-An Chen, Ben Chiaro, Roberto Collins, Stephen J. Cotton, William
Courtney, Sean Demura, Alan Derk, Andrew Dunsworth, Daniel Eppens, Thomas
Eckl, Catherine Erickson, Edward Farhi, Austin Fowler, Brooks Foxen, Craig
Gidney, Marissa Giustina, Rob Graff, Jonathan A. Gross, Steve Habegger,
Matthew P. Harrigan, Alan Ho, Sabrina Hong, Trent Huang, William Huggins, Lev
B. Ioffe, Sergei V. Isakov, Evan Jeffrey, Zhang Jiang, Cody Jones, Dvir
Kafri, Kostyantyn Kechedzhi, Julian Kelly, Seon Kim, Paul V. Klimov,
Alexander N. Korotkov, Fedor Kostritsa, David Landhuis, Pavel Laptev, Mike
Lindmark, Erik Lucero, Michael Marthaler, Orion Martin, John M. Martinis,
Anika Marusczyk, Sam McArdle, Jarrod R. McClean, Trevor McCourt, Matt McEwen,
Anthony Megrant, Carlos Mejuto-Zaera, Xiao Mi, Masoud Mohseni, Wojciech
Mruczkiewicz, Josh Mutus, Ofer Naaman, Matthew Neeley, Charles Neill, Hartmut
Neven, Michael Newman, Murphy Yuezhen Niu, Thomas E. O'Brien, Eric Ostby,
B\'alint Pat\'o, Andre Petukhov, Harald Putterman, Chris Quintana,
Jan-Michael Reiner, Pedram Roushan, Nicholas C. Rubin, Daniel Sank, Kevin J.
Satzinger, Vadim Smelyanskiy, Doug Strain, Kevin J. Sung, Peter
Schmitteckert, Marco Szalay, Norm M. Tubman, Amit Vainsencher, Theodore
White, Nicolas Vogt, Z. Jamie Yao, Ping Yeh, Adam Zalcman, Sebastian Zanker
- Abstract要約: 強い相関を持つ量子系は高温超伝導を含む多くのエキゾチックな物理現象を引き起こす。
ここでは16量子ビットの量子プロセッサを用いた1次元フェルミ・ハバードモデルのダイナミクスをシミュレーションする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 30.848418511975588
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Strongly correlated quantum systems give rise to many exotic physical
phenomena, including high-temperature superconductivity. Simulating these
systems on quantum computers may avoid the prohibitively high computational
cost incurred in classical approaches. However, systematic errors and
decoherence effects presented in current quantum devices make it difficult to
achieve this. Here, we simulate the dynamics of the one-dimensional
Fermi-Hubbard model using 16 qubits on a digital superconducting quantum
processor. We observe separations in the spreading velocities of charge and
spin densities in the highly excited regime, a regime that is beyond the
conventional quasiparticle picture. To minimize systematic errors, we introduce
an accurate gate calibration procedure that is fast enough to capture temporal
drifts of the gate parameters. We also employ a sequence of error-mitigation
techniques to reduce decoherence effects and residual systematic errors. These
procedures allow us to simulate the time evolution of the model faithfully
despite having over 600 two-qubit gates in our circuits. Our experiment charts
a path to practical quantum simulation of strongly correlated phenomena using
available quantum devices.
- Abstract（参考訳）: 強い相関を持つ量子系は高温超伝導を含む多くのエキゾチックな物理現象を引き起こす。
量子コンピュータ上のこれらのシステムのシミュレーションは、古典的手法による計算コストが著しく高いことを避けることができる。
しかし、現在の量子デバイスに現れる体系的なエラーとデコヒーレンス効果は、これを実現するのを困難にしている。
ここでは16量子ビットの量子プロセッサを用いた1次元フェルミ・ハバードモデルのダイナミクスをシミュレーションする。
従来の準粒子像を超越した高励起状態における電荷とスピン密度の拡散速度の分離を観察する。
系統的誤差を最小限に抑えるため,ゲートパラメータの時間的ドリフトをキャプチャできる精度の高いゲートキャリブレーション手法を提案する。
また,デコヒーレンス効果と残差系統的エラーを低減するために,一連の誤り緩和手法を用いる。
これらの手順により、回路内に600個以上の2ビットゲートがあるにもかかわらず、モデルの時間発展を忠実にシミュレートすることができる。
実験は、利用可能な量子デバイスを用いた強相関現象の実用的な量子シミュレーションへの道筋を示す。
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