論文の概要: Free Mode Removal and Mode Decoupling for Simulating General
Superconducting Quantum Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.10564v3
- Date: Wed, 5 May 2021 19:09:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-23 14:43:50.854103
- Title: Free Mode Removal and Mode Decoupling for Simulating General
Superconducting Quantum Circuits
- Title（参考訳）: 一般超伝導量子回路シミュレーションのための自由モード除去とモードデカップリング
- Authors: Dawei Ding, Hsiang-Sheng Ku, Yaoyun Shi, Hui-Hai Zhao
- Abstract要約: 我々は、一般的な超伝導回路のシミュレーションに関わる2つの問題を考察し、解決する。
一つは、回路における自由モード、すなわちハミルトニアンにおいて潜在的項を持たない回路モードの取り扱いである。
もうひとつは、強く結合したマルチモード回路をシミュレートする課題である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.568911586155097
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Superconducting quantum circuits is one of the leading candidates for a
universal quantum computer. Designing novel qubit and multiqubit
superconducting circuits requires the ability to simulate and analyze the
properties of a general circuit. In particular, going outside the transmon
approach, we cannot make assumptions on anharmonicity, thus precluding blackbox
quantization approaches and necessitating the formal circuit quantization
approach. We consider and solve two issues involved in simulating general
superconducting circuits. One of the issues is the handling of free modes in
the circuit, that is, circuit modes with no potential term in the Hamiltonian.
Another issue is circuit size, namely the challenge of simulating strongly
coupled multimode circuits. The main mathematical tool we use to address these
issues is the linear canonical transformation in the setting of quantum
mechanics. We address the first issue by giving a provably correct algorithm
for removing free modes by performing a linear canonical transformation to
completely decouple the free modes from other circuit modes. We address the
second by giving a series of different linear canonical transformations to
reduce intermode couplings, thereby reducing the problem to the weakly coupled
case and greatly mitigating the overhead for classical simulation. We benchmark
our decoupling methods by applying them to the circuit of two inductively
coupled fluxonium qubits, obtaining several orders of magnitude reduction in
the size of the Hilbert space that needs to be simulated.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子回路は、普遍量子コンピュータの主要な候補の1つである。
新規な量子ビットおよび多ビット超伝導回路の設計には、一般的な回路の特性をシミュレートし解析する能力が必要である。
特に、トランスモン的アプローチの外部では、非調和性の仮定はできないので、ブラックボックス量子化アプローチを前置し、形式回路量子化アプローチを必要とする。
我々は、一般超伝導回路のシミュレーションに関する2つの問題を考察し、解決する。
問題の1つは、回路における自由モード、すなわちハミルトニアンの潜在的項を持たない回路モードの取り扱いである。
別の問題は、回路サイズ、すなわち、強く結合されたマルチモード回路をシミュレートする課題である。
これらの問題に対処するために我々が使う主要な数学的ツールは、量子力学の設定における線形正準変換である。
本稿では,自由モードを他の回路モードから完全に切り離す線形正準変換を行うことにより,自由モードを除去するための証明可能なアルゴリズムを提案する。
二つ目は、一連の異なる線形正準変換を与え、中間結合を減らし、弱結合のケースに問題を還元し、古典シミュレーションのオーバーヘッドを大幅に軽減することで解決する。
我々は、2つの帰納結合フラクソニウム量子ビットの回路にそれらを適用し、シミュレートする必要があるヒルベルト空間の大きさを数桁削減することで、デカップリング法をベンチマークする。
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