論文の概要: Digital-Analog Quantum Simulations Using The Cross-Resonance Effect
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.10507v2
- Date: Wed, 2 Jun 2021 14:20:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-23 14:56:54.055099
- Title: Digital-Analog Quantum Simulations Using The Cross-Resonance Effect
- Title(参考訳): クロス共振効果を用いたディジタルアナログ量子シミュレーション
- Authors: Tasio Gonzalez-Raya, Rodrigo Asensio-Perea, Ana Martin, Lucas C.
C\'eleri, Mikel Sanz, Pavel Lougovski, and Eugene F. Dumitrescu
- Abstract要約: デジタルアナログ量子計算は、短期的な量子情報処理に必要な、現在実現不可能なリソース要件を減らすことを目的としている。
超伝導アーキテクチャを考察し、理論上は2量子相互作用から1次元鎖と2次元正方格子に作用するアナログハミルトニアンまで、クロス共振効果を1次まで拡張する。
- 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: Digital-analog quantum computation aims to reduce the currently infeasible
resource requirements needed for near-term quantum information processing by
replacing sequences of one- and two-qubit gates with a unitary transformation
generated by the systems' underlying Hamiltonian. Inspired by this paradigm, we
consider superconducting architectures and extend the cross-resonance effect,
up to first order in perturbation theory, from a two-qubit interaction to an
analog Hamiltonian acting on 1D chains and 2D square lattices which, in an
appropriate reference frame, results in a purely two-local Hamiltonian. By
augmenting the analog Hamiltonian dynamics with single-qubit gates we show how
one may generate a larger variety of distinct analog Hamiltonians. We then
synthesize unitary sequences, in which we toggle between the various analog
Hamiltonians as needed, simulating the dynamics of Ising, $XY$, and Heisenberg
spin models. Our dynamics simulations are Trotter error-free for the Ising and
$XY$ models in 1D. We also show that the Trotter errors for 2D $XY$ and 1D
Heisenberg chains are reduced, with respect to a digital decomposition, by a
constant factor. In order to realize these important near-term speedups, we
discuss the practical considerations needed to accurately characterize and
calibrate our analog Hamiltonians for use in quantum simulations. We conclude
with a discussion of how the Hamiltonian toggling techniques could be extended
to derive new analog Hamiltonians which may be of use in more complex
digital-analog quantum simulations for various models of interacting spins.
- Abstract(参考訳): ディジタルアナログ量子計算は、1量子および2量子ビットゲートのシーケンスをシステムの基盤となるハミルトニアンによって生成されるユニタリ変換に置き換えることで、短期的な量子情報処理に必要な現在実現不可能なリソース要件を削減することを目的としている。
このパラダイムに触発されて、超伝導アーキテクチャを検討し、2量子ビット相互作用から1d鎖と2d二乗格子に作用するアナログハミルトニアンまで摂動理論の1次まで交叉共振効果を拡張し、適切な基準系において純粋に2局所ハミルトニアンとなる。
単一量子ゲートによるアナログハミルトニアンダイナミクスの強化により、より多様な異なるアナログハミルトニアンを生成する方法が示される。
次に、様々なアナログハミルトニアン間を必要に応じてトグルし、イジング、xy$、ハイゼンベルクスピンモデルのダイナミクスをシミュレートするユニタリ配列を合成する。
私たちの動力学シミュレーションは1dの ising と $xy$ モデルではエラーフリーです。
また, 2d $xy$と1dハイゼンベルク鎖のトローター誤差は, ディジタル分解に関して一定の係数で減少することを示した。
これらの重要な短期的スピードアップを実現するために、量子シミュレーションで使用するアナログハミルトニアンのキャラクタリゼーションと校正に要する実践的考察について議論する。
我々は、相互作用スピンの様々なモデルに対するより複雑なデジタル・アナログ量子シミュレーションに使用できる新しいアナログハミルトニアンを導出するために、ハミルトニアン・トグル法をどのように拡張できるかという議論を締めくくった。
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